基于严格的矢量耦合波方法,结合纳米级光栅实际制作工艺,定量分析了在13.4 nm软X射线(TE偏振)正入射条件下,光栅材料、厚度、占空比、梯形浮雕底角大小等因素对光栅一级衍射效率的影响。结果表明,在此波段处,Si3N4、Cr、Au浮雕的相位作用对光栅衍射起重要影响,其中非金属材料Si3N4比金属材料Cr、Au的相位作用更明显。最后优化得到了用Si(或Si3N4)做衬底的Si3N4、Cr、Au光栅,分析结果显示,其一级衍射效率优于目前用于13.4 nm软X射线干涉光刻的Cr、Si3N4复合光栅。

在二元光学理论的基础上,结合波动光学理论和液晶指向矢的计算提出一种新的二元光学液晶闪耀光栅设计。对液晶光栅电极施加阶梯分布的电压使之形成相位阶梯形分布,推导出液晶闪耀光栅的衍射效率。结果表明,通过改变周期单元光栅电极数目而改变光栅常数,可以改变光衍射角度,一级衍射角度调节范围可达0°～10°; 调节电极电压可以使特定级次衍射光效率达到90%以上,使该级次得到闪耀。

实验研究了重复速率为6.32 GHz的光脉冲注入法布里-珀罗(Fabry-Pérot)半导体激光器实现3.16 GHz光脉冲输出的时钟分频现象,讨论了Fabry-Pérot半导体激光器的偏置电流、注入光功率、注入光光谱以及光谱线宽等因素对时钟分频的影响。利用光注入半导体激光器产生的周期二振荡非线性动力学特性,实现了高重复速率光脉冲的时钟分频。研究表明,当注入光的光谱较窄且锁定Fabry-Pérot半导体激光器某一纵模时,在较低的偏置电流和一定的注入光功率时,时钟分频才能发生。采用半导体激光器的速率方程,通过数值模拟,研究了半导体激光器的偏置电流和线宽增强因子以及注入光功率对时钟分频的影响,所得结果与实验结果相吻合。

将快速傅里叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)联合变换的方法应用到法布里-珀罗(F-P)腔传感器的解调中,从理论上分析了该方法的解调原理及误差。模拟计算得出,该联合算法解调出的腔长的相对误差达到0.01%,腔长的最大绝对误差小于0.05 μm。在对测量范围为0～3 MPa的F-P腔微机电系统(MEMS)压力传感器进行的解调试验中,该算法可以辨别0.01 MPa的压力,腔长与压力数据的拟合度为0.99316,测量压力与实际压力的标准偏差小于0.005 MPa。实验结果表明,FFT与CZT联合解调的方法可以在较少计算量的基础上达到较高的精度,满足实际需求。

研制了一种基于窄带薄膜滤光片的可重构的光分插复用器(ROADM),它由三个单芯光纤准直器、一对三端口光环形器、一对全反射镜和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成。通过步进电机的推动调制角度调谐滤光片的倾斜入射角度,从而实现了可选择波长上下路。对该可重构的光分插复用器进行了实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细的分析与计算。实验中得到的上下路信道隔离度大于34 dB,可调谐范围大于26 nm,与理论计算结构相符。该种新型的ROADM具有结构简单、可调谐范围大、隔离度高、低偏振相关损耗、成本低等特点,可广泛应用于各种密集波分复用(DWDM)光网络。

利用广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方法,推导出部分相干平顶光束在梯度折射率介质中传输的交叉谱密度函数解析表达式,对部分相干平顶光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数、光束阶数以及光束相干性对传输特性的影响。结果表明,部分相干平顶光束在梯度折射率介质中传输时的轴上光强分布呈现周期性变化,且周期由梯度折射率系数决定,而与光束相干性无关。光束阶数越高、相干性越好、介质梯度折射率系数越大,则在介质中的轴上峰值光强越大。并且,在光强峰值位置附近的光强分布随传输距离的变化非常剧烈。

为了保证液滴分析技术的重复性和可靠性,必须对光在液滴中的传播规律有更为深入的了解。设计并制作了三套不同方位的实验系统,以纯净水作为实验样品,分别拍摄了自液滴中向三个方向的折射光场分布。通过分析折射光线分布,并利用光纤出射光场的实验规律,进一步得出光在液滴中的传播轨迹,解释了光纤液滴指纹图中峰值形成过程。实验结果表明,光纤液滴指纹图中不同的特征峰值所对应的光在液滴中的传播模式是不同的。

在荧光分子层析(Fluorescence molecular tomography, FMT)中,全时间分辨(Time Resolved, TR)测量包含了最多的光子传输信息。基于有限元-有限差分扩散方程的正向模型和Newtown-Raphson的逆向模型,将全时间分辨方法用于时域荧光分子层析中,用模拟数据对算法在空间分辨率、定量性、重建尺寸和灰度的保真度以及噪声稳健性等方面进行了验证。结果表明,此方法能够实时重建荧光产率和荧光寿命图像。与以前发展的基于广义脉冲谱技术(Generalized pulse spectrum technique,GPST)的特征数据法进行图像重建相比较,整体上优于广义脉冲谱技术。

为了实现对单幅载频干涉图进行相位重构。提出了一种避免相位“解包裹”的简易算法。该算法从载频干涉图中解出所求相位的两个偏导数,然后对两个偏导数积分从而得到所求的相位。利用该算法分别对计算机模拟的干涉图和实验所得干涉图进行相位重构,重构结果均表明该算法能够很好地从载频干涉图样中实现相位重构。并且由于避免了相位“解包裹”的过程,从而简化了相位重构的流程,同时也避免了由相位解包带来的错误或误差。此外,该方法在重构相位时,对干涉图中强度分布的不均匀性不敏感。

设计并研制了一种新的微通道板选通X射线纳秒分幅相机,相机系统由带有行波选通微带光电阴极的近贴聚焦分幅变像管、电控单元、针孔安装和调节系统及真空系统组成。电控单元提供相机工作需要的直流电压和脉冲开关电压。输出图像由采用光纤面板耦合到荧光屏的CCD相机读出。采用厚50 nm的Au作为变像管光电阴极,相机谱响应范围0.1～10 keV。可获得八幅分幅图像,每幅曝光时间1 ns,2 ns和5.0 ns三档可调,像幅时间间隔分2 ns、5 ns和10 ns三档可调。相机动态空间分辨力优于18 lp/mm,触发晃动小于100 ps,时间抖动小于5%。并可实现远距离监视、控制和数据采集。对相机静态特性和动态特性的实验标定及应用现场所获得的实验结果均表明,相机工作性能稳定,具有几何畸变小、动态范围大等特点,满足Z-箍缩实验研究的需要。

提出和建立了基于白光干涉的自稳定定量相位成像系统。该系统以柯勒照明的白光迈克耳孙干涉计为基础,使用自稳定锁相电路以减少相位噪音,引入相移装置获得定量的相位图像。实验分别以平面镜、标准测试图和聚苯乙烯小球为样品,获得了清晰的定量相位图像,实现了对样品的实时观测。该装置采用卤素灯照明,达到轴向分辨力5 nm,系统中的柯勒照明结构使其具有高空间相干性。实验结果表明,该装置能有效避免系统中其他光学表面(如系统中的透镜表面)干扰信号的影响。

为了抑制电子倍增CCD的表面暗电流,运用Shockley-Read-Hall理论解释了表面暗电流的产生过程,通过曲线拟合建立了表面暗电流的理论模型,定量分析了电子倍增CCD从反转模式切换到非反转模式后表面暗电流的恢复特征时间。根据这一时间特性提出了周期反转模式的概念,在信号积分期里对成像区时钟进行调制,加入周期反转脉冲,使器件以小于表面暗电流恢复特征时间的周期在反转与非反转模式之间切换。仿真结果表明,随着周期反转频率的提高,表面暗电流明显减小。当时钟周期为0.2 ms时,平均表面暗电流降低到0.051 nA/cm2,接近反转模式的水平,与理论分析完全一致,验证了周期反转模式的可行性。

应用傅里叶轮廓变换术进行三维形貌测量中,为了获得待测物体的高度相位信息,通常需要采集两幅图像。因此当光学系统发生变动时,必须重新采集基准光栅图像,不利于快速测量。提出一种从变形光栅图像中获取基准光栅图像信息的测量方法。首先在变形光栅图像中记录基准光栅信息,然后通过傅里叶分析提取基准光栅频率信息,通过图像分析获得基准光栅相位信息,最后重构出一幅完整的基准光栅图像,实现三维物体形貌测量。实验结果验证了该方法的可行的。

提出一种适用于更普遍情况的计算方法,推导了投影装置与成像装置双瞳不等高且双轴不共面时的条纹获取公式,推导出新的相位获取公式以及相位高度映射公式,使得系统可以在双瞳连线不平行参考面,且双光轴也不共面时进行正确的三维测量。与传统的傅里叶变换轮廓术(FTP)相比,该算法实验系统的搭建更容易,投影装置和成像装置的摆放位置可以随意移动以方便全场条纹的获取; 与改进的傅里叶变换轮廓术(IFTP)相比,只需要对系统测量三个长度量,系统参量的获取更容易和准确,从而误差变小,测量结果更加接近真实。

为了对激光干涉仪、高精度位移传感器等测量系统进行纳米级精度的非线性误差校准,需进一步提高中国计量科学研究院与清华大学合作研制的差拍F-P干涉仪的线性度、稳定性及测量范围。在合理分析空气折射率变化及He-Ne激光器纵模调谐范围等因素对测量的影响基础上,设计并制作了密封干涉光路的真空系统,并用调谐范围较大的半导体激光器作为工作激光器。实验结果表明,系统在大于1/4波长的行程范围内的线性度有明显的提高,最大非线性误差由8.93 nm减小至1.19 nm。

缺乏有效的误差补偿方法是制约长光栅测量精度提高的关键原因之一。提出一种动态的误差补偿方法,可以消除由直流漂移、两路信号不等幅和非正交导致的细分误差。其原理是跟踪光栅信号在一个周期上的8个特征值点(正余弦信号的过零点及绝对值交点),从特征值点的幅度值中首先分解出正弦信号的直流漂移误差,对其进行补偿; 然后继续跟踪补偿后的信号,从中又能分解出余弦信号的直流漂移误差。再补偿,再跟踪,又能依次分解出不等幅误差和非正交误差。最多只需要3个光栅信号周期,就能对三种误差依次实现补偿。分析了谐波对该方法的影响并提出了改进措施。实验证实了该方法的有效性。

为了准确地测量透射平行平板,提出了基于最小二乘迭代的多表面干涉条纹分析方法。依据波长调谐相移的原理,通过最小二乘迭代准确地求得每组双表面干涉条纹的实际相移值,从而准确地提取平板前后表面面形及厚度变化等信息。模拟计算结果表明,当相移值有微小偏差(小于0.2 rad)时,通过10次迭代后求得相位的峰值(PV)误差为0.005 rad,均方根（RMS）误差为0.002 rad,而相应Okada算法的PV误差为0.512 rad,RMS误差为0.103 rad。实验结果验证了该算法的有效性。

为实现对凹非球面的高精度检测,提出并设计了一种二元纯相位型双计算全息图。设计的双计算全息图由主全息和对准全息两部分组成,分别用于检测非球面和精确定位主全息。介绍了双计算全息图的工作原理及其设计方法,并给出了一个检测Φ140、F/2抛物面反射镜的双计算全息图设计实例,实验得到的均方根(RMS)误差为0.062λ。通过分析对准全息的误差,推导出主全息的条纹位置畸变误差,最后计算出其综合误差为0.06λ。为验证实验结果的可靠性,将其与平面镜自准直检测结果(ERMS=0.062λ)比较,结果二者吻合良好。

提出了一种估计质心检测不确定度的新方法,首先由像素强度和像素所在位置的图像梯度估计像素强度的不确定度,然后由像素强度不确定度的估计值和像素之间的相关性确定质心检测的不确定度。给出了估计像素强度不确定度的数学模型和估计质心检测不确定度的解析表达式。实验结果表明,用该方法能准确地估计质心检测结果的不确定度。

基于被动锁模光纤激光器中色散波与孤子波的相互干涉产生的光谱边带效应,提出了一种测量单模光纤色散系数的方法。测量了各级边带中心波长的偏移量,利用边带偏移量与腔内总色散之间的关系,得到腔内总色散值。不同长度的同种光纤构成的环形腔,其总色散值不同,它与光纤长度的变化斜率即是待测光纤的色散系数。搭建了被动锁模掺铒光纤激光器平台,在1560 nm波段测量了G.652常规单模光纤的色散系数,实验值为16 ps/(nm·km),与典型值17 ps/(nm·km)符合得很好。

实验报道了利用半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应实现多种码型的波长转换,其中对于非归零(NRZ)信号实现了从单信道到三信道的多波长转换,调制速率从10 Gb/s到40 Gb/s均实现多波长转换。对于归零(RZ)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的RZ格式的波长转换和40 Gb/s的载波抑制归零(CSRZ)格式的波长转换,利用光纤布拉格光栅(FBG)作为带陷滤波器消除共轭光和抽运光之间的串扰。对于非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的波长转换,利用实验室自制的光纤延时干涉仪进行NRZ-DPSK信号的解调。基于FWM效应的转换光的输出消光比大于7 dB,转换后消光比退化约为3 dB。

采用0.004AgNO3-0.996NaNO3混合熔融盐,用离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备了费米折射率分布渐变波导,理论分析了费米折射率分布渐变波导的包层吸收模谱特性,导波损耗测试实验验证了解析结果。在此基础上,提出了一种用于液体包层吸收损耗测试的双样品盒串连的波导回路,测试结果证实表征溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性关系,测试灵敏度与波导的模式和波导参量有关,尤其与波导层厚度有非常敏感的关联性。利用这个关系传感测试了13种不同浓度的耐晒果绿染料水溶液样品的浓度,结果显示测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.07％。

在投影栅相位法的单目和双目三维测量结构的基础上,提出了一种单双目结合的三维测量方法。采用双目测量系统的架构,对两相机的公共区域使用双目的方法进行复现,同时分别将两个相机与投影仪组成两个单目测量系统,通过标定的统一可以将两者的世界坐标系统一到一个共同的基准上,利用单目的测量结果对双目测量的缺失区域进行填补。在对石膏头像的测量中,利用该方法避免了双目测量中在鼻梁附近出现的数据丢失。在保证双目复现区域精度的基础上,该方法有效地改进了测量结果的完整性。

将螺旋型液晶看作是N层双折射材料晶片叠合而成,而每层光轴相对于相邻的晶片有一个小的旋转。本文基于矩阵理论,研究了光在螺旋液晶中传输时偏振态的变化。经过详细的数学推导,理论研究表明,线性偏振光经过螺旋液晶后偏振态会发生改变。当满足一定的条件时,线偏振光的偏振方向旋转90°,左旋圆偏振光经过左旋螺旋液晶后转变为右旋圆偏振光。

为了研究锐钛矿TiO2晶体中氧空位对光学性质的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法, 用第一性原理对含氧空位锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理,计算了完整的和含氧空位锐钛矿TiO2晶体的电子态密度、复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。二者比较发现,引入氧空位后,锐钛矿TiO2的电子结构发生了变化,电子总态密度的费米面进入了导带,引起了莫特相变 ; 含氧空位的锐钛矿TiO2晶体的Ti 3d态大约在-6.097 eV处出现了新的劈裂峰值。两种模型的介电函数虚部、吸收光谱以及复折射率的实部,它们的峰值位置一一对应,说明它们之间存在着内在的联系,这些都与电子态密度分布直接相关。理论分析和计算发现二者的介电函数虚部和吸收光谱峰值位置移动是弛豫效应影响的结果,同时,峰值大小变化是电子跃迁的几率来决定的。晶体的各向异性是由晶体结构的对称性决定的。

提出了一种波形调制的方法,在原有记录符中加入一个短坑或短岸,在读出信号上产生一个可辨识的“扰动”,从而对读出信号波形产生调制。用简化的光刻模型和基于角谱分解的读出模型,对该方法在DVD系统上的坑形和读出信号进行了仿真。仿真结果确定了各个游程可实现的阶次和各个阶次的刻写参量。对典型游程6T和11T进行了实验,读出信号与仿真结果相吻合,并分别得到了小于1×10-4和1×10-5的阶次误码率。实验结果验证了该方案的实际可行性。

针对传统单片柱透镜和柱面反射镜成像光束不理想以及视场通常小于1°,提出并设计了一种三反射式柱面结构。对柱面光线追迹及单片柱面镜成像进行了深入分析,分别设计了三反射式圆柱面和二次曲线柱面系统,提出了一种基于抛物柱面镜理想线聚焦的新型像差优化方法,使其在子午面方向各视场调制传递函数得到最佳优化,并达到成像光谱仪等在狭缝方向上高空间分辨率要求。其子午面总视场均达到了3°,在45 lp/mm分辨率条件下,边缘视场子午面方向的调制传递函数分别优于0.2和0.6。

分析并指出了教科书及光学软件中光学系统照度公式的不恰当地方,推导出了更符合实际的光学系统照度公式。假设透镜系统为无源传输模式,通过对教课书中以及光学设计软件中的照度分布计算公式进行了推导分析,得出轴外视场相对轴上视场照度为cos4ω′关系。当像方视场角减小时,通过模拟得到了与实际相背的无源传输系统能量放大的结论。建立了以入瞳模式为参考的计算模型,对照度公式重新进行推算得到新的与实际相符的照度公式,得出像面照度分布取决的是物方视场角。通过仿真模拟,验证了像面上轴外视场的照度与对应物方视场角的cos4ω成正比。

研究了不同响应波长的HgCdTe器件在不同背景辐射条件下的噪声变化。随着背景辐射的增加,甚长波器件的噪声减小,而中波器件相反。噪声频谱测量表明,产生-复合噪声分量和1/f噪声分量是器件的主要噪声来源,并且这两个分量随背景的变化趋势相同。非平衡载流子和器件有效寿命的理论分析,表明器件噪声随背景辐射的变化存在一个极大值,而中波和甚长波器件处在不同的作用区域内,接受到的背景辐射对载流子浓度和器件有效寿命的影响不同,从而噪声变化表现不同。在此基础上,提出了“临界背景通量密度”的概念。

设计了基于电子自旋弛豫的透射式全光开关模型,该光开关具有开关时间短、结构简单、光学非线性强等特点。研究在右旋圆偏振光抽运下GaAs/AlGaAs半导体多量子阱(MQWs)中以相空间填充(PSF)和库仑屏蔽(CS)为主要因素导致的激子吸收饱和行为,计算与抽运光同向(探测光与抽运光的圆偏振方向相同)和反向(探测光与抽运光的圆偏振方向相反)的圆偏振探测光吸收系数的变化,得到两种圆偏振光差分透射率改变量随延迟时间的变化。实验采用飞秒抽运-探测技术,获得了室温下GaAs/AlGaAs多量子阱同向圆偏振探测光的透射曲线,观察到了明显的饱和吸收现象,与数值模拟的结果相符。

应用全矢量频域有限差分法,分析了所提出的一种高双折射光子晶体光纤的模式截止、损耗、模场半径及数值孔径等特性。数值模拟结果表明,通过设置合适的结构参量,可使这种高双折射光子晶体光纤在保持模式双折射为10-3量级的前提下,能够在600～1800 nm波长范围内保持单模传输,并且限制损耗可低于10-4 dB/m量级,同时还可以获得较大的数值孔径,因而聚光能力增强。此外,通过采用高斯曲线拟合基模的模场分布,得到的模场半径与实际模场半径吻合得很好。

提出了一种基于图像处理算法和频域有限差分法相结合研究实际光子晶体光纤的数值分析方法。该方法针对实际光子晶体光纤由于结构不规则难以进行数值分析的缺点,采取首先对光子晶体光纤的电镜扫描图像使用阈值分割和维纳滤波等图像处理算法获得光纤截面的几何图像,然后使用图像插值及构造均值移动窗口滤波等方法实现了网格划分和介电系数平均等步骤,最后结合频域有限差分法对光纤特性进行分析计算。结果表明,该方法能够精确分析实际光子晶体光纤的色散特性,模拟得到的实际光子晶体光纤的模场分布与实验结果吻合很好。

利用拉曼光场代替喷泉原子钟的微波腔实现拉曼喷泉原子钟。将分离拉曼光场技术与冷原子喷泉技术相结合,避免了在真空腔内放置微波腔,简化了真空系统,同时还保持了很高的准确度。采用半经典理论研究了冷原子喷泉与拉曼光场的相互作用过程,得到了冉赛(Ramsey)条纹。比较了拉曼喷泉原子钟与热铯束拉曼原子钟,前者有更小的体积和功耗,其精度可能达到或超过商用小铯钟。还比较了拉曼喷泉原子钟与微波喷泉原子钟的差别,分析了光子反冲的影响,提出利用同向传播和相向传播的两台拉曼原子钟测量精细结构常数。

基于全量子理论,分别研究了几种重要的光场作用下,从原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)体耦合输出的原子激光的量子相干特性。结果表明,粒子数态光场诱导的原子激光总是反聚束的,相干态光场诱导的原子激光是任意阶相干的,而压缩相干态光场诱导的原子激光总是聚束的。表明用光场诱导产生的原子激光具有与初始光场完全相同的量子相干性质。

提出了一种新型的光纤法布里-珀罗(F-P)折射率传感器,该传感器由单模光纤头端面和靠近该端面的由157 nm激光加工而成的短空气腔构成。短空气腔两个端面的反射光和光纤头端面的反射光发生干涉形成了传感器的反射谱干涉条纹。干涉条纹的对比度受光纤头端面外部的折射率影响,在干涉条纹包络的波谷处具有最大的对比度,外部待测折射率可通过计算该处的对比度得到。传感器对温度不敏感,测量范围广。在1.33至1.441范围内,折射率灵敏度约为27 dB,分辨率约为1.12×10-4; 在1.45～1.62范围内,折射率灵敏度约为24 dB,分辨率约为1.26×10-4。

提出了一种用于合成孔径激光成像雷达的双向环路结构的发射接收望远镜,双向环路包括发射4-f转像系统、接收4-f转像系统和独立的望远镜。发射通道中设置离焦和相位调制平板偏置,接收通道中设置离焦和相位平板偏置。控制发射离焦量,发射相位调制函数,接收离焦量,接收相位调制函数,用同一个望远镜可以同时实现空间二次项相位附加偏置的激光发射和消除目标点散射回波接收波面像差的离焦光学接收,并产生雷达运动方向上合适的和可控制的相位二次项历程,从而实现孔径合成成像。详细介绍了系统设计,给出了从发射到光电外差接收的全过程传输方程。

采用脉冲激光沉积方法在p-Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,分别在500 ℃、600 ℃和700 ℃下真空退火,采用X射线衍射仪研究了退火对ZnO薄膜晶体结构的影响,并测量了ZnO的面电阻和 ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线。研究表明,随着退火温度的升高,ZnO的(002)衍射峰强度逐渐增大,半峰全宽不断减小,同时薄膜内应力减小,ZnO晶粒尺寸变大。表明高温退火有助于ZnO薄膜结晶质量的提高。在没有光照的条件下,异质结的漏电流随退火温度的增加而增大; 用650 nm光照射样品时,600 ℃退火的样品表现出最明显的光电效应,而过高的退火温度会破坏ZnO/p-Si异质结的界面结构,使其光电流变小。所以,要得到性能良好的光电器件,应选取适当的退火温度。

基于严格耦合波理论建立了梯形介质膜光栅的衍射机理模型,利用该模型讨论了底角为70°的梯形介质膜光栅-1级的衍射行为。通过对梯形介质膜光栅的占空比、槽深和剩余厚度的优化,设计了应用于1053 nm和51.2°角度入射的梯形介质膜光栅。对于顶层为HfO2的介质膜光栅,当槽深为200 nm,剩余厚度为100 nm,占空比为0.35时,其衍射效率优于99.5%,而对于顶层为SiO2的梯形光栅,为获得99.5%的衍射效率,其槽深为800 nm,剩余厚度为320 nm。而且,获得同样的衍射效率,顶层为HfO2 的梯形光栅具有更宽的光谱特性。数值计算表明,严格耦合波理论模型对梯形介质膜光栅衍射效率的计算具有很好的收敛性和稳定性。

采用磁控溅射法在(001)、(100)及(010)LiGaO2衬底上制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透过光谱以及光致发光谱(PL)对薄膜的结构、形貌及光学性质进行了表征。结果表明LiGaO2衬底不同晶面上制备的ZnO薄膜具有不同的择优取向,在(001)、(100)及(010)LiGaO2上分别获得了［0001］、［1100］及［1120］取向的ZnO薄膜; 不同取向的ZnO薄膜表面形貌差异较大; 薄膜在可见光波段具有较高的透过率; 在ZnO薄膜的光致发光谱中只观察到了位于378 nm的紫外发射峰,而深能级发射几乎观察不到,(1100)取向的薄膜紫外发射峰强度最大,半高宽也最小,薄膜光致发光性质的差异主要和晶粒尺寸有关。

将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到反射导模共振滤光片的设计中,以研究缓冲层的增加对导模共振滤光片反射光谱特性的影响。设计并通过严格的耦合波理论计算了一、二、三、四通道导模共振反射滤光片光谱特性。在膜系设计中增加缓冲层后,随着其厚度的逐渐增加,反射光谱中依次出现二、三、四个窄带反射峰; 缓冲层厚度为796.35 nm时,当滤光片光栅层占空比在0.2～0.9范围内、光栅深度在100～200 nm变化时,共振峰的位置、反射率峰值高度几乎不变,保持了很好的多通道滤光片特性。