1 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
2 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
合束是实现量子级联激光器高功率输出的关键技术，基于激光的偏振特性，研究了偏振合束的实验原理及实验方法。使用线栅偏振片和中波半波片组成偏振合束装置，对两路4.05 μm量子级联激光器进行偏振合束，测试了中波半波片对4.05 μm激光的透过率以及中波线栅偏振片对4.05 μm激光透射率和反射率与入射角的关系，通过实验研究，当透射路光束和反射路光束与线栅偏振片的夹角为30°时，透射路的透射率为81%，反射路反射率为91%，其光束合束效率达到约86%，并使用光束质量分析仪对合束之后的光束质量进行测试分析。结果表明：两路光束通过该合束装置合束之后，在保证合束效率的条件下，具有较好的光束质量。
偏振合束 量子级联激光器 线栅偏振片 半波片 polarization beam combining quantum cascade laser wire grid polarizer half-wave plate 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210679
中国电子科技集团公司信息科学研究院，北京 100086
中红外集成偏振焦平面探测技术将偏振探测技术与中波红外焦平面成像探测技术融合，通过异质集成的方式实现偏振光栅和探测器的单片集成，具有体积小、质量轻，机械稳定性高等优势，可实现多偏振方向的同时成像。像元级的亚波长金属光栅可实现不同偏振方向的高消光比，然而金属材料的选择、光栅的周期、占空比、厚度等参数均会影响偏振探测器的偏振性能。给出了亚波长金属光栅的理论分析，建立了中波红外集成偏振HgCdTe探测器的偏振性能仿真模型，对不同光栅参数对探测器偏振性能影响进行了仿真分析，确定了Al光栅周期200~400 nm，占空比0.5~0.7，厚度＞100 nm的参数选择。仿真分析得到在±14°入射角范围内，偏振消光比变化较小。同时，引入了Si基HgCdTe探测器，仿真分析了SiO2增透膜厚度对偏振消光比的影响，确定了SiO2最佳厚度在500 nm附近，对Si基和CdZnTe衬底集成偏振HgCdTe探测器的消光比进行比对，得出了Si基探测器偏振性能更优。仿真结果可为中波红外集成偏振HgCdTe探测器偏振光栅的设计提供理论指导和参考。
中波红外 碲镉汞焦平面探测器 亚波长金属光栅 偏振 仿真 mid-wave infrared HgCdTe FPA sub-wavelength metal wire-grid polarizer polarization simulation 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210132
太原科技大学电子信息工程学院, 山西太原 030024
亚波长周期结构光栅具有传统光栅所不具有的特殊特性, 采用严格耦合波法设计并制作了一种柔性双层金属光栅偏振器, 通过纳米压印技术在方形的 PC（Polycarbonate, 聚碳酸酯）上制备了周期为 278 nm, 深度为 110 nm, 占空比为 0.5的亚波长光栅, 通过磁控溅射技术在制作的介质光栅上沉积了 70 nm的金属铝层, 制作了具有双层金属结构的柔性双层金属光栅偏振器, 并用光谱测试系统进行了简单的性能测试。实验结果表明, 当入射光波长范围在 350～800 nm时, 制作的柔性双层光栅偏振器偏振特性优良, 且具有非常高的透过率和消光比, 分别高达 48%和 100000。该制作工艺只由纳米压印和金属蒸镀完成, 省去了复杂的涂胶、剥离及刻蚀, 因此在大批量生产偏振器方面具有很明显的优势, 可普遍用于光探测器件、光电开光等半导体光电子器件的制作过程。
柔性 光栅偏振器 TM透射效率 消光比 flexible, wire-grid polarizer, TM transmission eff
太原科技大学电子信息工程学院, 山西 太原 030024
亚波长周期结构光栅具有传统光栅所不具有的特殊特性,因此利用纳米压印技术在方形的PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)上制作了一种亚波长金属纳米光栅偏振器,其周期为278 nm,深度为110 nm,占空比为0.5,沉积的金属铝层为70 nm。然后采用光谱测试系统对制作的亚波长金属光栅偏振器进行了简单的性能测试。实验结果表明:当入射光波长在600 nm时,制作的亚波长金属光栅偏振器具有较好的偏振特性,其TM偏振光透射效率高达55%,且消光比高达32 dB。另外,利用实验室前期制作的6通道传感器对制作的偏振器性能进行了测试,测试结果显示制作的偏振器的平均误差为0.2002°,最大误差为1.105°,标准误差为0.7255°。该制作工艺只涉及纳米压印工艺和金属蒸镀工艺两个工艺步骤,制作过程不涉及压印胶的涂覆、剥离和刻蚀工艺,因此在低成本、批量化制作大面积的偏振器方面具有很明显的优势,可普遍用于光探测器件、光电开光等半导体光电子器件的制作。
光学器件 柔性材料 亚波长 光栅偏振器 TM透射效率 消光比 中国激光
2020, 47(11): 1113004
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了定量评价和合理设计偏振滤波抑制大气背景光的金属光栅(WG)偏振片，提出了WG 偏振片效能表征模型。该方法利用严格耦合波(RCW)理论计算了WG 偏振片的TM 和TE 偏振透射率，并结合偏振滤波抑制大气背景光的效能计算模型，提出了在给定光栅材料与结构参数条件下面向大气背景光抑制的WG 偏振片效能表征方法。借助该方法，计算分析了一维矩形WG 偏振片的大气背景光抑制效能，结果表明：WG 偏振片采用金(Au)、铜(Cu)材料抑制大气背景光的效能优于银(Ag)、铝(Al)和铬(Cr)金属；随着线栅高度的增加，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高，较优的线栅高度取200 nm 以上；较优的线栅周期范围为200~300 nm；随着线栅占空比增大，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高。结合目前偏振片制备工艺，设计了面向大气背景光抑制的一维矩形WG 偏振片，其中光栅材料为Cu金属、基底材料为二氧化硅(SiO2)、占空比为0.5、周期为250 nm、高度为200 nm。
大气光学 金属光栅偏振片 效能表征 大气背景光 光学学报
2015, 35(12): 1201003
中国计量学院太赫兹技术与应用研究所, 浙江 杭州 310018
利用激光诱导与化学镀铜的方法在聚酰亚胺薄膜上制备了太赫兹线栅偏振器和带阻滤波器，用太赫兹时域光谱系统对所制备的器件进行了测试。测试结果表明，该方法制备的太赫兹线栅偏振器在0.2～1.5 THz范围内的消光比优于20 dB，耶路撒冷十字结构带阻滤波器的3个中心频率分别为0.41、1.07、1.47 THz。实验结果与时域有限差分法的仿真结果基本相符。研究表明激光诱导与化学镀铜是一种简单灵活且能有效地制备太赫兹器件的方法。
光学制造 太赫兹 激光诱导与化学镀 线栅偏振器 带阻滤波器 光学学报
2012, 32(12): 1231002
1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室,大连 116024
2 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连 116024
基于严格耦合波理论分析了光栅面形误差对亚波长金属光栅偏振器偏振性能的影响.通过对数值结果的分析发现,光栅圆角误差、光栅侧壁倾斜误差和光栅表面粗糙误差对光栅的TM透射效率影响不大,但它们使得光栅的消光比明显降低.因此,面形误差使得光栅的偏振性能明显降低.理论分析表明,顶角为直角、侧壁垂直和表面光滑的理想矩形光栅结构的偏振性能最好.
亚波长光栅 亚波长金属光栅偏振器 面形误差 严格耦合波理论 TM透射效率 消光比 Sub-wavelength grating Sub-wavelength wire-grid polarizer Grating profile RCWT TM transmission efficiency Extinction ratio
