溶胶-凝胶法Er_2O_3薄膜的结构和光学特性

对氧化物薄膜的双离子束溅射沉积作了系统地实验研究。考察了离子束溅射工艺参数对薄膜光学特性的影响，制备了折射率接近于块材料的TiO2和ZrO2薄膜，显著降低了TiO2、ZrO2和SiO2薄膜的光吸收损耗，TiO2和ZrO2薄膜的抗激光损伤阈值得到显著提高。用双离子束溅射沉积1.06 μm多层高反膜，得到了大于99.5%的高反射率，经高温退火处理的双离子束溅射沉积高反膜的抗激光损伤阈值同热蒸发沉积的高反膜相比有所提高。

研究了有机染料酞菁铜(CuPc)真空蒸镀薄膜在可见及近红外区域的吸收光谱和光学常数,发现酞菁铜薄膜在550～750 nm波长范围内具有较强的吸收.在静态测试仪上测试了酞菁铜薄膜的光存储记录特性,发现用低功率氦氖激光辐照样品时薄膜反射率变化较大.在酞菁记录层上覆盖金属反射层将提高写入激光的阈值能量并且增大反射率的对比度.

论述了在交变磁场下测量磁光薄膜动态法拉第效应的原理和方法.利用此方法,在不同的调制磁场强度和频率下测量磁光薄膜的动态法拉第旋转特性,获得了较好的测量结果,并对测量误差进行了分析.

研究了1064 nm激光辐照致光学薄膜分层剥落的损伤特性及其抑制手段。从光学薄膜的界面结构出发分析了温升在分层剥落产生过程中的作用,从理论上得出了剥落面积与辐照脉冲能量之间的关系式并通过实验进行验证,间接证明了分层剥落的成因; 对分层剥落的抑制、改善方法进行了理论探讨与实验,证明亚阈值能量脉冲预辐照之后剥落面积明显减小,并且在一定范围内预辐照脉冲的能量密度越高相应的效果越明显,对作用机制给出了定性解释。

VO2膜作为相变温度最接近室温的热致相变材料,相变前透过率高,探测器可正常工作,吸收来袭激光能量相变后透过率低,起到保护探测器作用,可用在激光防护领域。膜层厚度对透过率有很大影响,采用吸收膜的特征矩阵方法加以分析,通过VO2膜的折射率及消光系数等光学参数,计算出薄膜相变前后透过率。按照符合透过率相变前75%,相变后5%的薄膜,计算出厚度,结合对溅射产额和溅射速率的计算,可得到制备时间。在硒化锌基片上制备了VO2膜,用红外分光光度计测量出相变前后透过率为79.2%和12.3%。样品经轮廓仪测量得到的厚度与计算得到的厚度基本相符。

用脉冲激光沉积技术制备了钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)薄膜。用X射线光电子能谱和原子力显微镜分别分析了薄膜的化学组分和表面形貌。在交流信号为50 mV和100 kHz时测量了薄膜的介电系数和介电损耗随外加电场的变化关系,得出最高的介电可调率达到45%。利用单光束纵向Z扫描的方法研究了薄膜的非线性光学性质,得到非线性折射率为5.04×10-6 cm2/kW, 非线性吸收系数为3.59×10-6 m/W,测量所用光源的波长为532 nm,脉宽为55 ps,表明Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜有较快的非线性光学响应。

针对斜入射激光辐照光学薄膜的情况，将激光的电矢量正交分解为s偏振和p偏振，并从麦克斯韦方程组出发，求得激光在膜层中传输的电磁场分布，进而对薄膜的光学特性进行了数值分析。以高反膜为例，结果表明：随着入射角的增大，s偏振光的反射率、透射率和吸收率有微小的浮动；而p偏振光的反射率、透射率和吸收率有明显的变化，其反射率逐渐减小，透射率和吸收率逐渐增大；在高反膜中心波长附近，s偏振光和p偏振光均有一高反宽带，与s偏振光相比，p偏振光的宽带明显变窄，且p偏振光的吸收率相对较高。

根据GeC薄膜折射率可调的特点，采用磁控溅射技术，在Ge基底上沉积了不同折射率的GeC薄膜以及类金刚石(DLC)膜和红外双波段保护膜。利用红外光谱仪测试了样品的红外透射光谱，利用偏光显微镜和显微硬度计测量了样品的维氏硬度。结果表明，GeC,DLC以及红外双波段保护膜均能显著提高样品的显微硬度；红外双波段保护膜在3.7~4.8 μm和7.5~10.5 μm波段范围内的平均透射率均高于94%，样品硬度高于单层GeC薄膜和DLC薄膜。红外双波段薄膜样品通过了GJB2485-95规定的环境实验。

以蓝宝石（Al2O3）为衬底材料，通过软件设计和模拟，研究了图形衬底（PS）的图案选择、图形原胞尺寸和图形原胞间距大小3个参数对LED出光效率的影响。研究结果表明，原胞半径为1.25 μm，原胞间距为0.5 μm的半球型结构是最优化的图形衬底结构；并且采用湿法刻蚀技术，制备了该结构的LED芯片，测试得到该种LED芯片出光效率较之普通LED芯片提高了33%。分析了PS技术改善LED出光效率的根源在于改善了芯片质量，提高了芯片的内量子效率。