1 1.南昌大学 物理与材料学院, 南昌 330031
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
La2O3-TiO2玻璃以其折射率高、光学性能优异，在透镜、光学窗口、光通信等领域具有广阔的应用前景。受限于玻璃形成能力, 人们难以制备出大尺寸La2O3-TiO2玻璃, 这严重限制其应用。本研究通过引入网络形成体GeO2, 有效提高了玻璃形成能力, 从而可用常规方法制备大尺寸的GeO2-La2O3-TiO2(GLT)玻璃。差热分析表明, GLT玻璃具有较高的玻璃转变温度和抗析晶性能, 玻璃转变温度Tg和ΔT (ΔT=Tc-onset-Tg)分别大于833和209 ℃。最大折射率为2.06, 在可见光和近红外波段的透过率可达78%。实验还研究了Ti含量对GLT玻璃结构、热学和光学性能的影响。结果表明, 随着钛含量增加, 玻璃的形成能力和热稳定性均减弱。摩尔体积Vm和氧离子极化率αi的变化趋势与折射率一致。GLT玻璃对开发高性能、轻量化、小尺寸的新型器件具有重要意义。
高折射率 热稳定性 大尺寸玻璃 高透过率 high refractive index thermal stability large size glass high transmittance
1 宁波大学 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 先进红外光电材料与器件浙江省工程研究中心，浙江 宁波 315211
为了丰富当前可用红外材料的种类，满足新一代红外成像光学系统的轻薄化设计需求，充分利用硫系玻璃组分可调和色散参数可选两大特殊优势，开发了新型硫系玻璃材料，并且在同一系统指标要求下，分别对基于传统红外材料和基于新型硫系玻璃设计的红外光学系统进行了性能对比。基于高折射率硫系玻璃的中波双视场红外光学系统，有效实现了去锗化设计，与基于传统红外材料的红外光学系统相比较，光学系统质量减轻了35%，长度减少了15%，透过率提高了10%。基于叠层梯度折射率(gradient refractive index, GRIN)硫系玻璃的共光路、共焦面双波段红外光学系统，在非制冷型中/短波红外成像光学系统中首次实现了胶合透镜的设计，与基于传统红外材料的双波段红外光学系统相比较，光学系统质量减轻了40%，长度减少了30%，透过率提高了15%；在制冷型中/长波红外光学系统中，具有不同折射率差值Δn的GRIN硫系玻璃展现出卓越的色差校正能力，与基于传统红外材料的双波段红外光学系统相比较，光学系统质量减轻了20%，长度减少了20%，透过率提高了18%。设计结果表明，新型硫系玻璃的出现，是对现有红外材料的有益补充，为新一代红外成像光学系统提供了更为丰富的材料选择和更多的设计自由度，是实现轻薄化透射式红外光学系统的重要技术途径。
高折射率 梯度折射率(GRIN) 双波段 硫系玻璃 共口径 红外光学系统 high refractive index gradient refractive index (GRIN) chalcogenide glass dual-band common path infrared optical system 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230102
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Abstract
School of Electrical and Computer Engineering, Oklahoma State University, Stillwater, Oklahoma 74078, USA
Refractive index enhancement is crucial in the fields of lithography, imaging, optical communications, solar devices, and many more. We present a review of advancements in the process of designing high refractive index metamaterials, starting from quantum coupling and photonic bandgap materials to metamaterials utilizing deep subwavelength coupling to achieve ever-high values of refractive index. A particular attention is given to experimentally verified schemes in engineering a high index of refraction. The understanding of the evolution of material design from intrinsic electronic states manipulation to meta-atoms design is not only fascinating but also a prerequisite to developing successful devices and applications.
high refractive index metamaterials review sub-wavelength coupling quantum coherence terahertz Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 062401
高折射率胶合分束棱镜在复杂光学系统的像差校正中可以减少镜片数量，改善成像质量，得到越来越广泛的应用。但是，高折射率胶合分束棱镜的加工中很容易出现光谱曲线平坦度超差，甚至光谱曲线难以实现等工艺难题。通过介绍胶合分束棱镜结构、光敏胶特性、光波时间相干性原理，在牌号ZF88高折射率光学玻璃基底上实际设计并制备了420~720 nm，T：R=1:1±0.03，T+R≥95%，光谱曲线平坦变化的胶合分束棱镜。这项技术突破了传统胶合零件光学薄膜制备中的光谱曲线偏离效应，为胶合零件的光学薄膜设计与制备提供了新的理论依据与方案。
光学薄膜 胶合分束棱镜 高折射率 光敏胶 optical film cemented beam splitting prism high refractive index optical adhesive
Author Affiliations
Abstract
Graduate School of Engineering, Mie University, Mie 514-8507, Japan
The excitation mechanism of surface plasmon polaritons (SPPs) in a surface plasmon sensor with a one-dimensional (1D) Au diffraction grating on a glass substrate is studied herein. The sensitivity of the sensor for application to a refractometer is also characterized. The SPPs are excited at the following two types of interface: one between the Au grating and the glass substrate and the other between the Au grating and the medium. The simulation data for the transmittance spectra and the transmittance mapping are consistent with the experimental data even when the refractive index of the solution medium is 1.700. Therefore, the excitation mechanism of the SPPs in a surface plasmon sensor is capable of detecting the medium (n = 1.700), in which the sensor is used and clarified.
Surface plasmon diffraction grating high refractive index chemical sensor Photonic Sensors
2019, 9(1): 0111
用V 棱镜法对高折射光学材料进行折射率(1.80＜nd＜2.00)测试过程中，样品和V 棱镜间需滴加折射率与样品相等的折射液，以起到消除样品90°角度加工偏差的作用。而现阶段生产使用的折射液nd 最高仅能达到1.78，造成了样品折射率测试值与真实值之间的较大偏离，最大偏离量可达20×10-5。本文通过对V 棱镜测试法的光路研究，找到高折射率样品测试值与真实值之间的偏离机理，通过计算折射率偏离量来补偿样品测试值的方式，使补偿后的折射率偏离量在±4×10-5 以内，实现了V 棱镜法高折射光学材料折射率测试的精度要求(±5×10-5)。
高折射 V 棱镜 偏差 数据补偿 精度 high refractive index V-prism deviation data compensation accuracy
狭缝波导在集成光波导器件和系统中有极为广泛的应用，分析狭缝波导物理过程的理论方法和理论模型对指导该类器件和系统的设计至关重要.本文通过分析狭缝波导的物理机理和模式特性，提出将狭缝波导五层对称结构中的波导和狭缝区域作为一个整体进行分析的理论方法，并引入导模和辐射模共同作用机制，在此基础上，建立了理论模型描述整个狭缝波导结构的电场分布.将得到的理论结果，分别与RSoft软件仿真结果、其他研究者的理论结果以及实际优化设计结果进行比较研究，验证了本文理论方法和模型的正确性、优越性、完备性和实用性. 最后，给出了本文理论模型适用范围的确定方法，以目前常用狭缝波导(基于SOI材料、波导尺寸180 nm×300 nm)为例，适用于狭缝宽度小于96.2 nm情况.本文理论模型作为一种补充，完善了分析光波导性能的耦合模理论体系.
集成光学 狭缝波导 辐射模 亥姆霍兹方程 高折射率差 Integrated optics Slotwaveguide Leaky mode Helmholtz equation High refractive index difference
