红外与激光工程
2020, 49(12): 20201072
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
多程放大系统隔离能力关系到激光器的安全稳定运行。由于系统中反射光学元件膜层引起的退偏会导致系统隔离能力大幅降低，因此无法满足设计要求。以神光III主机装置为例介绍了主放大系统隔离技术，并分析了光学膜层退偏机理，离线实验观测了单个反射元件的退偏现象。研究发现引起光学膜层退偏的主要原因是膜层厚度及折射率设计误差。根据实际光路中采用的角反射器元件反射率指标计算得到光学薄膜退偏将系统隔离能力限制在32，介绍了系统解决措施。
光学薄膜 退偏效应 多程放大系统 隔离比 光学学报
2014, 34(s1): s131001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过离线实验指出了神光Ⅲ主机装置联机调试阶段中限制系统隔离比提高的主要因素来自于转角体结构中反射膜引入的退偏效应。从膜系理论出发建立了神光Ⅲ主机装置中的转角体结构的反射系数的计算模型，进而通过计算指出了退偏效应的主要来源是反射膜层厚度的偏差，然后通过数值计算与离线实验结果的对比确定了转角体结构中各个反射镜的反射系数。由此得到了转角体结构的总反射系数及其造成的神光Ⅲ主机装置系统隔离比的提升上限和进一步提升系统隔离比的思路。
退偏效应 反射系数 隔离比 高功率固体激光器 depolarization effect reflectance coefficient isolation ratio high power solid-state laser 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3197
1 深圳大学 机电与控制工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳市传感器技术重点实验室，广东 深圳 518060
提出了一种新型激光外差干涉椭偏测量术用于实现纳米级精度的薄膜厚度测量。采用偏振光p和s分量透射比、反射比、反射相移、透射相移共同表征非偏振分光镜(NPBS)的退偏效应，建立了相应的误差模型，从而研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对椭偏参数误差的影响。研究结果表明，由环境温度、入射角和光束偏振态的变化引起的NPBS退偏参数的漂移对椭偏测量精度影响很大，且无法通过标定来降低。为实现纳米级测量精度，NPBS的对准误差需要控制在0.1°以内。相对而言，用于合光的NPBS方位角误差对测量精度影响较大，NPBS所导致的膜厚测量总误差约为1.8～2.5 nm，说明NPBS是马赫曾德尔干涉式椭偏仪的一个不可忽视的误差源。
椭偏测量 干涉式椭偏仪 非偏振分光镜 膜厚测量 退偏效应 方位角误差 ellipsometry interferometric ellipsometer film thickness measurement nonpolarizing beam splitter depolarization effect misorientation angle 光学 精密工程
2012, 20(11): 2373
南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏 南通 226019
用弛豫时间近似和紧致密度矩阵方法,在施加偏向电场的GaAs方量子阱中, 研究了退极化场对光学整流的影响。结果表明,退极化场使共振峰的位置向高能方向发生移动。对应三个不同的偏向电场 F=3×104 V/cm, 4×104 V/cm, 8×104 V/cm 的共振峰的位置分别为 ?ω=108.48 meV, 108.92 meV, 111.99 meV。共振峰位置的偏移量分别为5.96 meV、5.99 meV、6.28 meV, 其偏移量随偏向电场的增大而略有增大。
非线性光学 光学整流 退极化效应 量子阱 nonlinear optics optical rectification depolarization effect quantum well
1 深圳大学机电与控制工程学院, 广东 深圳 518060
2 深圳市传感器技术重点实验室, 广东 深圳 518060
除了激光源、偏振分光镜（PBS）和波片等偏振器件之外，非偏振分光镜（NPBS）也是外差干涉仪中重要的非线性误差源。研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对非线性误差的影响。采用p、s分量透射比、反射比、反射相移和透射相移共同表征NPBS的退偏效应，并逐项分析了其非线性误差模型。如果入射光束为理想线偏振光，则只有NPBS的反射相移和透射相移影响测量精度。如果入射光束存在偏振椭圆化和非正交，则NPBS的方位角、透射比和反射比、相移等参数的变化都会引入非线性误差，误差曲线的斜率受椭圆率和非正交角的影响。因此选用不同的激光源，同一个NPBS产生的非线性误差大小不同，一般可达几个纳米量级。为了实现纳米/亚纳米级精度的外差干涉测量，选择性能稳定的NPBS，特别是NPBS退偏效应与激光源输出偏振态之间的匹配非常重要。
测量 外差干涉仪 非线性误差 非偏振分光镜 退偏效应 方位角误差 光学学报
2012, 32(11): 1112008
1 深圳大学机电与控制工程学院， 广东 深圳 518060
2 深圳市模具先进制造技术重点实验室， 广东 深圳 518060
采用声光调制器设计了一种透射式外差干涉椭偏测量系统。实验测量了单层透明氧化铟锡(ITO)膜，膜厚和折射率测量误差分别达8nm和7%。采用琼斯矢量法分析了金属反射镜引起的光束椭偏化对测量结果的影响。从光学系统中移出被测样品得到的标定数据，可以消除金属反射镜本身退偏效应的影响，但无法消除退偏效应和方位角误差共同作用所引入的椭偏参数测量误差。计算结果表明，退偏效应和方位角误差共同作用引入的膜厚测量误差可达4 nm左右，该误差与薄膜参数无关，与方位角误差近似成线性关系。
测量 干涉式椭偏术 误差分析 金属反射镜 退偏效应 方位角误差
1 深圳大学机电与控制工程学院, 广东 深圳518060
2 深圳大学物理科学与技术学院, 广东 深圳518060
研究了一种采用声光调制器实现的透射式外差干涉椭偏(IE)测量系统。实验测量了单层透明ITO膜, 膜厚和折射率测量误差分别达到4 nm和6％。除了激光源和偏振器件之外, 分光镜也是重要的非线性误差源。研究了分光镜(BSs)退偏效应和方位角对椭偏测量误差的影响。采用琼斯矢量法推导出误差理论模型, 并数值计算了误差随分光镜光学参数和方位角的变化规律。计算结果表明, 由此引入的膜厚测量误差可达数纳米量级, 且与方位角误差近似成线性关系。退偏效应和方位角误差引入的非线性测量误差是互相关的, 不能通过移出被测样品的标定过程来完全消除。为了达到亚纳米级测量精度, 需要控制分光镜方位角误差在0.01°以内。根据分光镜退偏参数与非线性误差的关系, 可以设计或选择合适的分光镜。
测量 干涉椭偏术 分光镜 非线性误差 退偏效应 方位角误差
陇东学院物理与电子工程学院，甘肃 庆阳 745000
用紧致密度矩阵和弛豫时间近似方法，研究退极化效应对三次谐波产生的影响。给出三次谐波产生系数表达式。在半抛物量子阱中，给出三次谐波产生的数值结果。退极化效应破坏了三共振，修改了三次谐波产生谱。使原来的三共振峰退化为一双共振峰和一单共振峰。
非线性光学 三次谐波产生 紧致密度矩阵 退极化效应 半抛物量子阱 nonlinear optics third-harmonic generation compact density-matrix depolarization effect semi-parabolic quantum well
用横向塞曼激光作光源构成的Dammann光栅多普勒干涉仪有利于降低热膨胀影响,测量过程中干涉臂长不变、便于克服折射率漂移,具有0.7 nm分辨率。分析了光栅退偏效应的影响,与差动双频激光干涉仪进行了比对。实验结果表明,光栅间距光学8细分等间隔,当光栅栅距为20μm时其测量非线性误差不超过25 nm
Dammann光栅 纳米分辨率 退偏效应 非线性误差
