Author Affiliations
Abstract
1 College of Optoelectronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130000, China
2 Zhongshan Institute of Changchun University of Science and Technology, Zhongshan 528436, China
This study proposes a method based on material dispersion models to computationally simulate terahertz (THz) time-domain spectroscopy signals. The proposed method can accurately extract the refractive indices and extinction coefficients of optically thin samples and high-absorption materials in the THz band. This method was successfully used to extract the optical constants of a 470-μm-thick monocrystalline silicon sample and eliminate all errors associated with the Fabry–Pérot oscillation. When used to extract the optical constants of a 16.29-mm-thick polycarbonate sample, our method succeeded in minimizing errors caused by the low signal-to-noise ratio in the extracted optical constants.
terahertz time-domain spectrum material optical constant Debye dispersion model Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053001
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210371
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
为了进一步提高TiO2薄膜的光学特性和激光损伤阈值, 采用电子束蒸发技术在K9玻璃上沉积了单层TiO2薄膜, 并用Ar/O混合等离子体对样品进行后处理。通过研究薄膜光谱特性、表面缺陷密度、薄膜表面形貌、薄膜损伤阈值以及薄膜损伤形貌, 分析了等离子体后处理时间对TiO2薄膜激光损伤特性的影响。实验结果表明, 随着等离子体后处理时间的增加, 薄膜折射率及致密度提高, 物理厚度减少, 表面粗糙度下降, 表面缺陷密度先减少后增加; 在1 064 nm激光辐射下, TiO2薄膜的激光损伤阈值从未经等离子后处理的5.6 J/cm2提升至后处理20 min的9.65 J/cm2, 提升幅度高达72.3%, 因此能够更广泛更稳定地应用在激光器中。
TiO2薄膜 电子束蒸发 光学常数 等离子后处理 激光损伤阈值 TiO2 thin film electron beam evaporation optical constant plasma treatment laser damage threshold
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
3 空军驻京津地区军事代表室, 天津 300308
4 哈尔滨工业大学光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性, 可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术, 在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜, 基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法, 计算了Si薄膜的光学常数, 并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率, 设计了吸收率为2%和10%的宽带(1 000~1 400 nm)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宽带吸收薄膜, 对于A=2%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%; 对于A=10%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。
离子束溅射技术 Si薄膜 吸收率 光学常数 ion beam sputtering Si thin film absorption rate optical constant 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221003
1 东北石油大学土木建筑工程学院, 黑龙江 大庆 163318
2 钦州学院石油和化学工程学院, 广西 钦州 535000
光学常数是液体的一个重要物理指标,液体光学常数的准确反演是其在污染物分析和物质鉴定等领域中应用的关键。通过粒子群优化算法与现有的双厚度法结合构造了一种反演液体光学常数的新方法(粒子群双厚度法),通过编程求解该方法。以蒸馏水为例,研究了该方法的适用性,并与现有的两种反演方法进行了对比分析。结果表明：粒子群双厚度法反演液体光学常数精度高,其中吸收指数求解值的最大相对误差不超过6×10-4%,优于现有的反演方法;实验测量偏差亦对粒子群双厚度法反演液体光学常数有一定影响,但对折射率影响较大,而吸收指数影响较小。
光学常数 粒子群算法 双厚度法 实验偏差 液体 optical constant particle swarm optimization double thickness method experimental deviation liquid
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所 光学薄膜与材料研究室, 上海 200083
将碲镉汞(Hg1-xCdxTe)红外焦平面器件衬底去除后, 其响应波段可拓展到可见光波段, 在高光谱成像应用中可显著减小系统的尺寸和重量, 对光电探测系统的小型化和微型化具有重要实用价值.而明确碲镉汞材料在可见近红外波段的光学常数, 对碲镉汞器件在这一响应波段的性能研究具有重要意义.分别测量了不同组分碲镉汞材料的椭圆偏振光谱, 拟合得到了其在400~1600 nm波段范围内的光学常数值, 并利用反射光谱对获得的光学常数进行了验证.采用这些碲镉汞外延材料光学常数测量值, 并选用ZnS和YF3分别作为高低折射率的增透膜材料, 针对不同响应波段的背入射可见近红外碲镉汞焦平面器件, 设计了不同的宽谱增透膜系, 响应波段范围内的平均透过率高于90%.
碲镉汞 可见近红外波段 光学常数 增透膜 Hg1-xCdxTe visible to near-infrared optical constant antireflection coatings
1 中国航天科工飞航技术研究院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 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 中国航天科工集团公司深圳航天工业技术研究院, 广东 深圳 518048
利用离子束溅射沉积制备了光学薄膜。基于椭圆偏振测量技术,研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小的关系。研究结果表明,随着样品表面测试光斑尺寸的增加,薄膜折射率变小,膜层厚度、表面层厚度增加。使用反射光谱法和轮廓仪分别验证了各光学常数的光斑效应。研究结果表明,光学薄膜的折射率与膜层厚度具有弱横向非均匀性,采用大尺寸测量光斑能弱化这种非均匀性。
薄膜 光学常数 椭圆偏振法 光斑效应 光学学报
2017, 37(10): 1031001
1 同济大学 教育部先进微结构材料重点实验室，上海 200092
2 同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092
3 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
由于Al膜的保护层MgF2薄膜的光学常数对Al/MgF2高反射镜的性能有极大的影响， 本文研究了获取MgF2薄膜光学常数的方法。用热舟蒸发的方法在室温B270基底上镀制了3块不同MgF2厚度的Al/MgF2反射镜样品，通过掠入射X射线小角反射方法表征样品，获得了膜层厚度和粗糙度。在国家同步辐射实验中心计量站测试了入射角为5°时，样品在105~130 nm波段的反射率。在Al、MgF2膜层的厚度和Al的光学常数已知条件下，依据菲涅尔公式，得出了满足某波长处样品反射率的等值曲线，然后从三条曲线的交点得出了MgF2薄膜在108~128 nm波段的光学常数。对比和分析显示: 利用此方法得到的108~128 nm波段MgF2薄膜光学常数计算的反射率曲线和实际测试得到的反射率曲线吻合较好。
真空紫外 反射镜 保护层 光学常数 菲涅尔公式 热蒸发 vacuum ultraviolet mirror protective layer optical constant Fresnel formulas thermal evaporation 光学 精密工程
2017, 25(11): 2823
1 贵州省计量测试院, 贵州 贵阳 550003
2 贵阳职业技术学院生化工程系, 贵州 贵阳 550081
太赫兹时域光谱技术能够快速、宽频带测量物质在太赫兹频段的光学或介电常数, 是物质识别的重要技术.光学常数的测量准确度完全受到复杂的测量过程和数据处理所影响.针对正入射反射式THz光谱测量, 分析了在测量材料介电特性过程中的误差来源, 它们包括太赫兹幅值误差、位置误差以及样品倾斜误差.建立了单独表征每个误差来源对于光学常数影响的不确定度分量的公式.利用MATLAB仿真了每个误差来源对于光学参数不确定度的影响.
太赫兹 时域光谱 正反射 测量不确定度 光学常数 THz time-domain spectroscopy (TDS) normal reflection measurement uncertainty optical constant
1 贵阳职业技术学院生化工程系, 贵州 贵阳 550081
2 贵州省计量测试院, 贵州 贵阳 550003
利用太赫兹时域光谱结合化学计量学对塑化剂定量检测技术进行了研究。提出了一种利用太赫兹透射光谱测量超薄液体样品光学常数的新方法。利用该方法，以一种典型塑化剂--邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为例，采用内径为200 μm的比色皿作为样品载体测量了不同浓度DBP-无水乙醇和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段下的折射率和吸收系数。结果表明随着DBP含量的增加，DBP-乙醇溶液和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段（0.2~1.1 THz）的光学参数随DBP浓度均呈有规律的变化。根据吸收系数面积、平均折射率相对DBP浓度变化曲线建立了未知溶液DBP含量的预测模型。该研究表明太赫兹时域光谱技术可能成为快速检测白酒等含乙醇饮料中塑化剂含量的新方法。
光谱学 定量分析 太赫兹 塑化剂 光学常数 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 033002
