1 西安电子科技大学杭州研究院,浙江 杭州 311231
2 西安电子科技大学光电工程学院,陕西 西安 710071
3 上海应用技术大学理学院,上海 201418
在金属铂和非晶硅构成的复合薄膜上,观察到了在斜入射条件下由s偏振激光诱导产生的、具有氧化周期性结构的、远离中轴线且外侧结构倾斜的周期性结构。首先,稳态照射下产生的条纹结构呈叶脉状,既不平行也不垂直于激光偏振方向;其次,动态扫描时产生的结构取向单一且与扫描方向有关;最后,结构周期随着入射角的增大而减小。这几个现象均与通常的激光烧蚀周期性结构不同。这些发现为调控激光诱导自组织提供了更多可能性。
激光诱导周期性表面结构 斜入射 纳米光栅 金属-半导体复合薄膜 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0314001
1 中国科学院 深圳先进技术研究院,广东 深圳 518000
2 深圳市三利谱光电科技股份有限公司 研发中心,广东 深圳 518107
3 河北工业大学 理学院,天津 300401
本文使用理论与实验相结合的方法研究了斜入射下液晶涂布型C-plate(Liquid crystal coated C-plate,LCC)对逆分散1/4波片(Reverse wavelength dispersion quarter wave plate,RQWP)补偿能力的优化特性。使用扩展琼斯矩阵比较了偏振光以任意角度通过RQWP、RQWP+LCC两种架构后出射光的椭圆率,探究了不同相位延迟RTH的LCC对出射光椭圆率的影响;测试了上述两种架构的圆偏光片在OLED(Organic light emitting-diode display)上的环境光反射率以及反射颜色色坐标。结果表明,LCC能够使45°斜入射时出射光的椭圆率提升10%以上,且在红、绿、蓝三色光条件下,调整LCC的RTH可使膜材架构的总折射率系数NZ趋近于0.5,获得最佳效果。使用RQWP+LCC架构的圆偏光片可使45°极角下OLED的环境光反射率降低3%。在工业生产中直接生产NZ=0.5的膜材拥有较高的技术难度,本文结论对开发NZ=0.5的膜材提供了新的可行方案。
斜入射 扩展琼斯矩阵 椭圆率 1/4波片 oblique incidence extended jones matrix method ellipticity quarter wave plate
航天工程大学宇航科学与技术系, 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理, 直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段, 但激光烧蚀包含多种物理过程, 仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理, 脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程, 因此, 在研究宏观力学性能的基础上, 通过开展脉冲激光斜入射烧蚀铝靶等离子体羽流及发射光谱特性测量研究, 深入分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理。 围绕单脉冲1064nm激光斜入射烧蚀铝靶开展研究, 首先通过构建高速摄影测量系统和发射光谱测量系统, 获得了典型激光能量密度斜入射烧蚀铝靶产生的等离子体羽流图像、 等离子体光谱图像和等离子体发射光谱, 基于等离子体发射光谱, 利用Boltzmann作图法和Stark展宽法, 分别研究了脉冲激光多种斜入射角度下等离子体温度、 电子数密度随能量密度的变化关系; 通过搭建扭摆微冲量测量系统, 研究了脉冲激光多种斜入射角度下, 沿着激光入射方向的冲量耦合系数随能量密度的变化。 研究中遵循从羽流微尺度演化过程到冲量宏观力学性能测量分析的研究思路。 实验结果表明, 随着能量密度的增加, 等离子体羽流发光强度增强, 羽流离化程度增加, 等离子体温度、 电子数密度均先迅速增加, 冲量耦合系数也迅速增加; 当能量密度大于15 J·cm-2时, 由于等离子体屏蔽效应, 等离子体温度、 电子数密度均逐渐趋于饱和, 最终导致冲量耦合系数随着能量密度的增加而减小; 此外, 随着入射角度的增加, 等离子体温度、 电子数密度均逐渐减小, 导致冲量耦合系数也随之减小。 研究结果表明, 利用高速摄影和发射光谱可较好地分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理, 研究结果可为激光空间碎片清除、 空间微推力器、 空间非合作目标消旋等空间应用的关键参数优化提供参考。
激光烧蚀 斜入射 等离子体羽流 高速摄影 发射光谱 等离子体屏蔽 冲量耦合 Laser ablation Oblique incidence Plasma plume Fast photography Optical emission spectroscopy Plasma shielding Impulse coupling
超声无损检测为航空航天、石油化工、轨道交通等领域的设备正常运行提供保障,具有十分重要的意义。横波超声检测因其振动模态衰减小、传播速度低、空间分辨率高等优势成为固体内部缺陷检测的重要手段。然而,常规的超声换能器因压电晶片的振动特性,无法直接发射和接收横波,需要借助斜入射折射出横波。由于斜入射的特殊性,需要同时考虑折射效应和斜面检测的问题,这给超声成像重建计算增加了负担。为此,提出一种超声扫查横波成像的波数域快速重建技术。该方法在传统波数域超声图像重建技术的基础上,结合波数域坐标变换以及横波波场外推实现斜入射横波成像的快速重建。仿真和实验结果表明,利用本文方法,在以20°~60°左右的折射角检测横通孔、裂纹和半球面平底孔时,均能展现优良的检测效果。并且相较于时域合成孔径聚焦技术,在不损失重建精度的条件下,该方法的计算效率至少提高100倍。
仪器,测量与计量 超声无损检测 斜入射 横波 小型孔 多角度 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312020
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210511
中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
根据薄膜窄带滤光片在倾斜入射时的特性, 通过改进间隔层膜系结构来调整其等效折射率, 可以设计出具有稳定透射峰值和带宽的角度调谐窄带滤光片。根据与密集波分复用(DWDM)系统相关的通道频率、插损、带宽、隔离度、偏振相关损耗(PDL)等八个标准,结合薄膜矩阵理论与新构造的评价函数,构建了一个可调谐滤光片膜系,通过改变各参数的权重因子,得到满足不同要求的最优膜系。利用构建的系统,优化设计了分别用于O波段和C波段100 GHz密集波分复用系统的具有高隔离度、低偏振相关损耗的角度调谐窄带滤光片。C波段膜系的最大调谐角度达11°,相邻通道隔离度可达-30.3 dB,最后对其透射特性以及影响调谐角度极限的因素进行了分析。
薄膜 光通信 倾斜入射 大角度调谐 窄带滤光片 膜系设计
盐城师范学院物理与电子工程学院, 江苏 盐城 224007
在系统装调过程中引入的倾斜误差会影响衍射光学元件(DOEs)的衍射效率。入射角度的增大也会影响DOEs的衍射效率。基于多层衍射光学元件(MLDOEs)的相位延迟表达式,提出了斜入射时衍射效率和带宽积分平均衍射效率(BIADE)与倾斜误差的理论关系模型。分析了斜入射时倾斜误差对衍射效率和BIADE的影响。建立了工作在一定入射角度范围内的复合BIADE与倾斜误差的关系。当工作在8~12 μm波段的MLDOEs的入射角度范围为0°~20°时,若要实现98%的复合BIADE,倾斜误差角度应控制在0.25°范围内。进一步分析了存在偏心误差和相对微结构高度误差等其他误差因素时,要达到一定的复合BIADE,所需对应的倾斜误差大小。该方法和结论可以用于指导混合光学系统中MLDOEs的设计与装调。
衍射光学 衍射效率 倾斜误差 斜入射 多层衍射光学元件
盐城师范学院物理与电子工程学院, 江苏 盐城 224007
工作环境温度的改变会降低衍射光学元件的衍射效率,影响混合光学系统的成像质量。基于斜入射时衍射效率的表达式,在双层衍射光学元件的设计中考虑温度变化,提出了工作在一定温度范围内和入射角度范围内的双层衍射光学元件微结构高度误差与衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学模型。以工作在可见光波段的双层衍射光学元件为例进行分析。结果表明,当环境温度确定后,随入射角度范围的增大,最高带宽积分平均衍射效率对应的最优相对微结构高度误差逐渐减小。当双层衍射光学元件工作在0°~15°的入射角度范围内、环境温度范围为-40~80 ℃时,其带宽积分平均衍射效率最高为96.81%,对应的最优相对微结构高度误差为4.42%。该方法进一步完善了双层衍射光学元件加工误差的设计理论。
衍射 衍射效率 温度 微结构高度误差 斜入射