1 1.长春理工大学 中山研究院，广东 中山 528437
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
偏振和位相调控分光膜是自由空间量子通信系统中不可缺少的光学元件，其性能直接影响通信质量，决定通信误码率。基于等效层设计理论，采用“介质+金属+介质”的特殊膜系结构，选用Ag金属和SiO2、Al2O3、Ta2O5三种介质膜料作为镀膜材料，实现石英衬底45°入射时，1500~1600 nm波段消偏振平均透射/反射比为8.5:91.5，在1530、1540、1550、1560 nm控制位相的分光膜。采用电子束蒸发离子辅助沉积技术，优化沉积工艺，制备了分光膜样品。检测结果表明：在45°入射条件下，1500~1600 nm波段光谱平均透射/反射比为8.53:91.47，在1530、1540、1550、1560 nm处透射光位相差控制在5.02°以内，反射光位相差控制在8.05°以内，满足通信系统分光比及位相控制的要求。此外，该分光膜通过了相应的环境试验测试，满足可靠性要求。
光学薄膜 分光膜 消偏振 位相 等效层 optical thin film beam splitter elimination polarization phase equivalent layer 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210512
光纤矢量水听器(FOVH)以其低频灵敏度高，动态范围大，抗电磁干扰，易轻型化等诸多优势，成为新型矢量水听器的一个发展热点。针对线阵列应用，开展了光纤干涉碟型矢量水听器的仿真分析和研制工作。有限元分析采用光纤等效层方法（FLEM）和光纤细化结构方法(FLDM)分别对系统的性能进行预报，研制出了光纤碟型矢量水听器样品，并进行了全面的测试。实验结果表明，所研制的矢量水听器样品在100~1000 Hz的工作频带内，矢量通道的等效声压相移灵敏度为-182 dB@100 Hz~-158.5 dB@1000 Hz (ref.1 rad/μPa )，串扰小于-30 dB，有良好的矢量性。
光纤光学 光纤矢量水听器 有限元分析 光纤等效层方法 光纤细化结构方法 声压相移灵敏度
同济大学精密光学工程技术研究所, 上海 200092
半波孔问题严重影响了倍频分束镜在高功率激光系统中的应用。为研究半波孔的产生机理，分别模拟了由高、低折射率膜层厚度失配和膜料色散失配引起的1/4波长对称规整膜系的半波孔。基于等效层理论，在Matlab平台上计算膜系的等效折射率E，绘出其对应的反射率极值包络曲线。通过研究对称膜系的等效折射率、反射率光谱和反射率包络之间的关系，从原理上分析了半波孔的大小、位置和变化趋势等特点。结果表明，膜层的厚度失配使对称膜系的等效折射率在光谱半波处产生截止带。膜层数越多，膜层厚度和膜料色散的失配越严重，则倍频分束镜的半波孔越深。
薄膜光学 半波孔 等效层 厚度失配 色散
针对光学系统中可见/红外宽光谱分色片的偏振特性, 采用诱导透射法设计了满足偏振遥感光学系统能量要求的可见/红外宽光谱分色片, 并对其偏振特性进行了分析. 通过计算获得了透射带400~900 nm可见/红外宽光谱分色片的偏振情况, 采用等效层理论在其基底背面设计了偏振调控膜系, 对分色片透射带的偏振度加以调控. 使用needle优化算法, 设定了不同优化目标, 得到了三种不同的设计结果, 在可见光波段的偏振度范围分别为0.013~0.0376、0.068~0.108和0.098~0.147. 设计结果显示分色片透射带偏振特性在一定程度上可调, 调控后可以满足系统对透射光在不同偏振度下的要求.
薄膜 可见/红外宽光谱分色片 对称等效层 偏振调控 Thin film Visible infrared broadband dichroic beamsplitter Symmetrical equivalent layers Polarization control
中国科学院 上海技术物理研究所,上海 200083
红外宽光谱增透膜作为红外光学系统中的关键元件,其研究是一项比较复杂而备受重视的工作。针对风云二号辐射计锗窗口的宽光谱增透膜的要求,通过对镀膜材料在既定工艺条件下的光学参数的准确拟合,采用非对称等效层理论,并将材料光学参数拟合值代入到膜系的优化过程中,从而得到能够与实际情况接近的理论设计膜系。经过工艺优化后,研制出的宽光谱增透膜在要求的3.5-4.0 mm,6.3-7.6 mm,10.3-11.3 mm三个通道的平均透射率均大于96％,而11.5-12.5 mm通道的平均透射率大于94％。膜层能够经受住浸泡、高温高湿等一系列环模试验的检验,完全满足项目的使用要求。
薄膜 红外光学薄膜 宽光谱增透膜 非对称等效层 光学参数
1 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
2 中国科学院上海光学精密机械研究所光学薄膜研发中心, 上海 201800
分析了倾斜入射条件下导致光学薄膜产生偏振的原因, 针对不同偏振态的等效导纳与等效相位进行了分析, 并计算了对称膜层在45°入射条件下不同偏振态的等效折射率与等效相位厚度, 采用等效层方法设计了光学性能良好的600～900 nm波段消偏振宽带减反膜。最后利用电子束蒸发技术制备了薄膜样品, 样品的光谱性能完全能够满足使用要求。其中在600～900 nm波段范围内, 平均反射率均小于1.38%, 反射率的偏振度均低于0.89％。另外, 通过对其理论及实验光学性能、角度敏感性、膜层厚度误差敏感性等方面的分析结果可知, 对称膜层组合法是设计消除倾斜入射下宽带减反膜偏振效应的一种行之有效的方法。
光学薄膜 消偏振 等效层 减反膜
