1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 吉林工程技术师范学院 应用理学院，吉林 长春 130052
多光谱关联成像与传统点到点的成像方式不同，该技术是采用调制、解调的方式获取目标的图像信息。搭建了一套基于固定相位板的单次曝光多光谱关联成像系统，完成了多光谱关联成像系统中薄膜器件的研制。选择BK7玻璃作为基底材料，氧化铌(Nb2O5)和二氧化硅(SiO2)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论，结合膜系设计软件进行膜系设计和模拟分析，通过建立膜系优化评价函数，实现了0°~30°入射450~700 nm带通滤光膜的设计，并在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成了该薄膜的研制。通过优化SiO2膜沉积速率，改善了薄膜表面缺陷，降低了散射损耗。对膜层的残余蒸镀进行分析，利用最小二乘法建立膜层厚度与残余蒸镀量之间拟合函数，调整监控方式，减小残余蒸镀，提高了制备过程中膜厚控制精度。采用安捷伦Cary5000分光光度计测试，在350~440 nm和710~800 nm波段透过率 T＜0.5%，450~700 nm范围内，光线入射角0°~30°时平均透过率 T >98%的带通滤波器，满足系统使用要求，该研究具有重要的实际意义和工程价值。
多光谱 关联成像 单次曝光 带通滤波器 multi-spectral ghost imaging single-exposure bandpass filter 红外与激光工程
2020, 49(9): 20200169
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
为满足浸没式光刻照明系统对掩模面高均匀性和不同照明模式的要求，对照明系统中的照明模式变换器进行了研究。采用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)来产生各种照明模式，从光栅结构出发，经两步变换分析了光栅转变为DOE的过程。并提出一种离散抽样加密算法，以抽样线宽1~5 μm的四极照明DOE为例，揭示了DOE特征尺寸、衍射效率和光强分布非均匀性的实际对应关系。设计结果表明：随着抽样线宽的减小，整形光束的衍射效率和均匀性将得到较大提高。利用接触式光刻工艺完成了特征尺寸为1.76 μm×1.76 μm的16台阶照明模式变换DOE的制作，通过搭建光学测试平台对不同照明模式下DOE的光强非均匀性和衍射效率进行了测试，结果满足设计要求，验证了离散抽样加密算法能够有效指导照明模式变换系统DOE的设计。
浸没式光刻 照明模式变换 衍射光学元件 离散抽样加密算法 immersion lithography illumination mode transformation diffractive optical element discrete sampling encryption algorithm 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916004
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院, 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室, 长春 130052
3 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130000
根据浸没式光刻系统的技术要求, 设计了光束稳定系统, 通过两个反射镜消除光束的位置漂移和指向漂移.基于深紫外材料特性, 选择JGS1作为反射镜的基底, Al2O3和MgF2为高、低折射率薄膜材料.通过膜系设计软件完成了高反射膜的设计和模拟分析, 并采用真空沉积技术研制了该薄膜.通过选择行星夹具镀膜设备和设计特定的补偿挡板来保证薄膜的非均匀性小于0.2%.测试了反射镜样片的光谱曲线和表面微观结构, 结果表明研制的薄膜在45°入射时的反射率为98.5%, 散射损耗为0.30%, 满足系统使用要求.
光学薄膜 光束稳定系统 非均匀性 吸收损耗 散射损耗 Optical thin film Beam stabilization system Non-uniformity Absorption loss Scattering loss
采用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。选取介质柱的折射率为空间位置的分布函数，其参数可通过改变施加电场、光场的强度来调节。研究结果表明，通过调节介质柱参数，能够实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布的可调，该研究为相关光学器件的设计提供了理论依据和设计方法。
材料 二维函数光子晶体 点缺陷 带隙结构 本征场分布 平面波展开法
1 吉林师范大学物理学院, 吉林 四平 136000
2 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
3 东北师范大学物理学院, 吉林 长春 130012
4 安庆师范学院物理与电气工程学院, 安徽 安庆 246133
用平面波展开法研究了二维函数光子晶体的带隙结构,其介质柱折射率为空间坐标函数。对TE和TM波带隙结构进行了数值分析,并与二维常规光子晶体（即介质柱折射率为常数） 带隙结构进行了比较。研究了介质柱半径ra、函数系数k和参数b对二维函数光子晶体带隙结构的影响,结果表明通过改变ra、k、b的取值, 可实现对二维函数光子晶体带隙的调节；二维函数光子晶体存在绝对带隙及半Dirac点。这些结论为光子器件设计提供了新的理论依据。
量子光学 二维函数光子晶体 带隙结构 绝对带隙 半Dirac点 quantum optics two-dimensional function photonic crystals band gap structure absolute band gap semi-Dirac points
1 吉林师范大学物理学院, 吉林 四平 136000
2 淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
3 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
用传输矩阵法对含缺陷层的一维光子晶体的吸收特性进行了系统的研究。取介质层为非金属介质，缺陷层为金属介质，给出实际材料构成的光子晶体吸收率与波长的关系曲线，又对任意介质构成的光子晶体吸收特性进行了研究，即分别研究了入射角的变化、缺陷层折射率虚部的变化、介质层折射率的变化、介质层厚度的变化以及光子晶体周期结构的变化对光子晶体吸收特性的影响，得到了一些有价值的结论。通过调节光子晶体的一些参数，就可以发现这些参数对光子晶体吸收率的影响，从而为光子晶体的设计和制备提供了重要的理论依据。
光电子学 光子晶体 吸收特性 缺陷层
1 吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平 136000
2 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
文章给出了任意入射角时光在一维光子晶体中的透射率及电场分布的解析式,研究了不同的入射角、入射光角频率、缺陷层折射率及光子晶体周期数对含缺陷的一维光子晶体场强分布的影响,同时研究了缺陷层的吸收系数对光子晶体透射率及场强分布的影响,所得到的一些结论为光子晶体的制备及应用提供新的有价值的理论依据。
光子晶体 缺陷 电场分布 photonic crystals defect election field distribution
1 吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平136000
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
给出了任意入射角的一维光子晶体透射率及场强分布解析式, 分别研究了缺陷层的吸收系数对光子晶体透射率、场强分布的影响, 同时研究了不同的入射角、缺陷层折射率、光子晶体周期数及光子晶体结构形式对场强分布的影响。得到了一些新的有价值的结论, 为光子晶体的制备及应用提供了理论依据。
光子晶体 缺陷模 场强分布 局域态 photonic crystals defect model electric field distribution localized state
1 吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平 136000
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
用量子理论新方法研究光的双缝衍射实验现象, 首先用光的量子理论计算光在缝中双缝衍射的波函数, 再由基尔霍夫定律计算光的衍射波函数, 由衍射强度正比于衍射波函数模方, 从而得到光双缝衍射强度的解析式, 把量子理论计算结果和经典电磁理论计算结果以及与实验数据三者进行比较, 发现量子理论结果与实验数据符合更好, 而经典电磁理论计算结果与实验有一定偏差.从而说明量子理论更能精确解释光的衍射现象.该方法还可进一步研究光的单缝、多缝以及光栅衍射的实验现象.
经典理论 量子理论 光双缝衍射 基尔霍夫定律 Classical theory Quantum theory Light diffraction Kirchhoff′s law
1 吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平 136000
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
研究了阶梯型折射率n22、n11(阶梯分布高度)的大小、对应的分布厚度、不同入射角以及缺陷模对阶梯函数型光子晶体透射特性的影响.由费马原理给出光在函数光子晶体中的运动方程, 再由电磁传播理论给出函数光子晶体的传输矩阵,进一步推导出函数光子晶体的透射率以及电场分布的表达式.研究表明, 1) 随n22, n11大小或者厚度改变,其禁带变宽; 2)随光的入射角增加, 其禁带变窄; 3)当加入缺陷层时,随着缺陷层介质折射率增加,缺陷模强度减小且位置发生红移; 4)在函数光子晶体中,缺陷层前电场分布保持不变,而在缺陷层处以及之后的电场强度都明显增强,这不同于常规光子晶体的电场分布仅在缺陷层处局域增强.
函数光子晶体 透射率 缺陷模 光传输特性
