红外与激光工程
2020, 49(9): 20201039
1 复旦大学光科系与工程系,上海 200433
2 南京邮电大学电子与光学工程学院 &微电子学院,江苏南京 210023
提出一种基于金属-介质六层膜的高太阳辐射吸收的新型双十字形微结构,计算显示其加权平均吸收率在截止波长前的光谱区约为96.5%,850 K温度的辐射率为 0.086.通过场图分析对太阳能波段的光热吸收机制进行了探讨.不同入射角情况下的计算结果显示,基于双十字形微结构的太阳能选择性吸收薄膜可具有低偏振依赖性,以及小于 50°入射角条件下的低入射角依赖性特点,将能够满足太阳能选择性吸收器件的应用需求.
太阳能选择性吸收薄膜 光子晶体吸收器 高吸收 低辐射 solarselectiveabsorber photoniccrystalabsorbers highabsorption lowemittance
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
为获得高性能紫外激光薄膜元件, 急需研制紫外高反射吸收薄膜, 实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术, 通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta2O5薄膜的制备。以Ta2O5薄膜作为高折射率材料, 设计了355 nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了355 nm的吸收薄膜, 对于A=5%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 95.0%和4.9%; 对于A=12%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 87.4%和12.5%。实验结果表明, 采用离子束溅射沉积技术, 可以实现不同吸收率的355 nm高反射吸收薄膜的制备, 对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。
离子束溅射技术 紫外吸收薄膜 吸收率 透射率 反射率 ion beam sputtering ultraviolet absorption film absorptivity transmissivity reflectivity
电子科技大学 光电科学与工程学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
在室温太赫兹探测技术领域中, 热敏微桥结构的太赫兹探测器具有探测波段宽、阵列规模大、集成度高、实时成像等显著特点。文中对室温太赫兹探测技术、基于热敏材料的太赫兹探测技术国内外发展现状进行了综述, 分析了基于氧化钒薄膜微桥结构的非制冷长波红外焦平面探测技术, 存在着太赫兹波低吸收探测性能弱的不足, 针对太赫兹波探测进行优化设计, 同时介绍了电子科技大学在太赫兹探测阵列吸收结构方面的部分研究工作。
非制冷红外焦平面探测器 微桥结构 太赫兹探测器 金属吸收薄膜 uncooled infrared focal plane array detector microbolometer structure terahertz detector metal absorption thin film 红外与激光工程
2019, 48(1): 0102001
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
研究了基于光谱式椭偏仪精确测量紫外弱吸收薄膜光学常数的可靠方法。以 HfO2和 SiO2薄膜为研究对象, 用光谱式椭偏仪测量了薄膜的多角度椭偏参数, 采用逐点优化法, 建立了多层模型。利用 Cauchy-Urbach模型进行数据拟合, 获得了 HfO2和 SiO2薄膜在 200~900 nm波段的光学常数, 并比较双层薄膜拟合结果和扫描电镜的测量结果, 验证了获得的光学常数的准确性。结果表明, 逐点优化法结合 Cauchy-Urbach模型能够较好地描述弱吸收薄膜的结构, 较为准确地得到薄膜的色散关系, 可为紫外滤光片的后期制作奠定基础。
薄膜光学 弱吸收薄膜 光学常数 光谱式椭偏仪 film optics weak absorption coatings optical constants spectroscopic ellipsometry
1 西南科技大学材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室, 浙江 宁波 315201
3 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072
采用光谱型椭偏仪(SE)和分光光度计分别测量了超薄类金刚石(DLC)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜的椭偏参数(y和D)和透射率T。由于薄膜的厚度与折射率、消光系数之间存在强烈的相关性,仅采用椭偏参数拟合,难以准确得到薄膜的光学常数。如果加入透射率同时进行拟合(以下简称SE+T 法),可简单、快速得到薄膜的厚度和光学常数。但随机噪声、样品表面的轻微污染或衬底上任何小的吸收都可能影响SE+T 法拟合的光学常数的准确性。因此将SE+T 法和光学常数参数化法联用,实现DLC、a-Si薄膜光学常数的参数化,以消除测量数据中的噪声对光学常数的影响。结果显示,联用时的拟合结果具有更好的唯一性,而且拟合得到的光学常数变得平滑、连续且符合Kramers-Kronig (K-K)关系。这种方法特别适合于精确表征厚度仅为几十纳米的非晶吸收薄膜的光学常数。
薄膜 光学常数 吸收薄膜 色散模型 光谱型椭偏仪
上海理工大学 理学院 光电功能薄膜实验室, 上海 200093
采用严格的耦合模理论, 建立了两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复特征方程进行求解, 结果和D.V.Ignacio的结论相符.求得的谐振波长表明其随膜层厚度和膜层折射率变化明显, 受消光系数影响很小.重点提出了两种途径来优化膜层参量组合, 以获得较大的谐振波长偏移量, 计算结果显示, 参量组合取值为(h3=122.76 nm,h4=400 nm)和(n3=1.572 2, h4=400 nm)时, 谐振波长偏移量分别为10.35 nm和11.74 nm, 远高于只镀一层敏感膜LPFG的偏移量2.78 nm, 从而证明敏感膜层厚度(h4)较大的参量组合可提高传感器的灵敏度.
长周期光纤光栅 弱吸收薄膜 敏感膜 透射谱 Long-period fiber grating Weakly absorbed film Sensing film Transmission spectrum
中山大学,光电子技术与材料国家重点实验室,广东,广州,510275
设计了一种用于对SiO2、Si和LiNbO3等材料进行激光焊接的吸收薄膜.这种"金属-介质-金属"的三层吸收薄膜减少了夹在透明母料之间的焊料表面对Nd:YAG激光束的反射.该设计使激光能量在实验中的实际吸收率超过99%.这种吸收膜与焊料层的结合使激光能更有效地转化为热能,减少了激光穿透母料的能量.这样也就减少了因为激光的透射而导致母料损伤的可能性,使激光能量得到更有效的利用.同时,焊接成品的力学性能也得到了有效提高.
吸收薄膜 激光焊接 光波导 光学器件 Absorptive thin films Laser welding Wave-guide Optical components MEMS MEMS
将一种广泛用于求解复杂系统优化问题的技术--模拟退火法--用来求解椭偏反演方程.首先假设一个薄膜模型,计算出其相应的椭偏参数(Ψ,Δ)的值,在这个计算值的基础上加入不同标准偏差的高斯噪声;然后将加入噪声后的值(Ψm,Δm)作为模拟的测量数据,采用模拟退火算法进行求解,验证得知这种方法求得的薄膜参数很接近于假设的薄膜模型参数的真值,与其他文献的报道结果一致,而且在扩大搜寻范围时,仍然可以得到准确解,从而证明了该方法的可行性以及有效性.
椭圆偏振术 吸收薄膜 模拟退火