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面向精密制造的光学自由曲面在位偏折测量技术 被引量:4
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作者 张祥朝 徐敏 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期70-79,共10页
复杂光学曲面的在位测量是当前精密工程领域面临的重要难题。偏折术对光学曲面的测量精度可与干涉仪相比,而且拥有更高的测量效率、稳定性及动态范围,因此具有广阔的应用前景。但是偏折测量本质上是一个标定问题,其测量精度直接取决于... 复杂光学曲面的在位测量是当前精密工程领域面临的重要难题。偏折术对光学曲面的测量精度可与干涉仪相比,而且拥有更高的测量效率、稳定性及动态范围,因此具有广阔的应用前景。但是偏折测量本质上是一个标定问题,其测量精度直接取决于几何标定的可靠性。本文结合单点金刚石切削机床设计了原位偏折测量系统,采用机床中自带的气浮转台安装辅助反射镜,在两个姿态下进行光线追迹,通过数值优化计算各元件之间的相对位置,将标定精度提高一个数量级。根据反向投影偏差的统计规律,可有效分离工件的面形偏差与位姿误差。该方法有效利用了工件的名义面形信息,将传统的位置-面形单向映射转变为双向映射,显著提高了在位测量的灵活性与效率。对于复杂的自由曲面,采用子孔径拼接测量方法,对待测的局部区域发展了精准定位技术,有效保证了迭代重构过程的正确收敛。采用离轴抛物镜等光学曲面进行实验验证,所提出的偏折测量方法的精度优于150 nm RMS。 展开更多
关键词 光学制造 在位测量 偏折术 几何标定 光线追迹
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内腔表面三维形貌光学测量技术及进展(特邀)
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作者 谢文喆 温国聪 +3 位作者 凌羽溪 唐鑫岚 王启元 孔令豹 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期48-73,共26页
现代工业中很多零部件具有内腔,这些内腔表面质量比较重要而且通常难以检测。综述介绍了具有内腔结构的特殊零件在航空航天、能源动力、运输、核工程、结构工程、微纳器件及医疗等众多关键领域的应用现状,系统梳理了各类内腔在各自领域... 现代工业中很多零部件具有内腔,这些内腔表面质量比较重要而且通常难以检测。综述介绍了具有内腔结构的特殊零件在航空航天、能源动力、运输、核工程、结构工程、微纳器件及医疗等众多关键领域的应用现状,系统梳理了各类内腔在各自领域的测量需求。文中根据不同尺寸内腔结构在不同测量场景下的检测需求,将当前主流测量技术归纳为接触式测量和非接触式测量。针对应用需求更迫切的光学测量技术,介绍了主流测量方法的技术原理和经典系统,探讨了其在复杂曲面结构测量、高反光镜面内腔测量、短基线三角测量等常见应用场景中的技术瓶颈,并结合具体测量需求,展望了内腔表面三维形貌光学测量方法的光路设计、系统微型化和算法优化。 展开更多
关键词 内腔表面测量 三维形貌测量 非接触式测量 接触式测量 光学测量
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激光干涉条纹特征提取及定中测量技术研究 被引量:6
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作者 高铭锷 袁鹤 +2 位作者 徐敏 王军华 崔海龙 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期301-308,共8页
针对不透明非球面壳体翻转法测量厚度时,被测件翻转前后需要严格控制定中精度的问题,提出一种基于激光干涉的非接触定中测量技术。配合高精度中空气浮转台、调心调平机构,设计并搭建了一套双向激光干涉定中装置,分别采集翻转前后内外表... 针对不透明非球面壳体翻转法测量厚度时,被测件翻转前后需要严格控制定中精度的问题,提出一种基于激光干涉的非接触定中测量技术。配合高精度中空气浮转台、调心调平机构,设计并搭建了一套双向激光干涉定中装置,分别采集翻转前后内外表面不同运动姿态的干涉图,并实时分析其动态特征。基于现代光电探测技术,提出对激光干涉条纹进行实时特征提取算法处理,大幅提高了激光干涉条纹的动态识别精度。对定中精度进行理论分析,并在实验中与确定精度的电感测微计比对验证,实验与理论结果一致,证明所提干涉定中装置及实时特征提取算法可以有效提高定中精度,其绝对误差可达0.424μm。使用所提干涉定中装置和特征提取算法成功测量了不透明非球面壳体翻转前后相对于气浮转台旋转轴的定中偏差,满足定中要求,为翻转法厚度测量精度提供了定位保障,提高了轮廓及厚度测量数据的准确性。 展开更多
关键词 干涉测量 特征提取 动态特征 实时分析 厚度测量
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GaN基白光LED可靠性研究与失效分析 被引量:9
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作者 宋嘉良 文尚胜 +6 位作者 马丙戌 符民 胡捷频 彭星 方方 廖少雄 康丽娟 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1705-1713,共9页
针对LED样品检测中的样品短路失效、LED光源黑化、光通量下降和芯片表面通孔异常现象,采用金相切片、机械微操、静电测试等方式结合扫描电镜和能谱仪(EDS)等表征手段对失效机制进行了分析,揭示了LED失效原因。包括镀层银离子与杂质硫离... 针对LED样品检测中的样品短路失效、LED光源黑化、光通量下降和芯片表面通孔异常现象,采用金相切片、机械微操、静电测试等方式结合扫描电镜和能谱仪(EDS)等表征手段对失效机制进行了分析,揭示了LED失效原因。包括镀层银离子与杂质硫离子导致光源黑化;芯片抗静电电压低,部分样品发生静电击穿;失效芯片通孔下面的Ni-Sn共晶层存在大量空洞,使得复杂结构的芯片通孔应力不均,样品工作时芯片表面开裂破碎,从而导致PN结短路失效;封装胶中残存的杂质离子腐蚀芯片负电极导致电极脱落而出现漏电、光衰和死灯等现象。 展开更多
关键词 LED 可靠性分析 电极 芯片 封装
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片上光学近场的远场辐射调控 被引量:2
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作者 陈宜臻 潘威康 +3 位作者 金相宇 何琼 周磊 孙树林 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3-14,共12页
表面波作为一种信息或能量传递载体,在片上光学器件及系统中具有重要应用,然而实现近场表面波到远场传输波的高效自由调控是片上光子学领域中的基础难题。本文从表面波的远场辐射原理出发,介绍了人们利用超表面对表面波辐射场的相位、... 表面波作为一种信息或能量传递载体,在片上光学器件及系统中具有重要应用,然而实现近场表面波到远场传输波的高效自由调控是片上光子学领域中的基础难题。本文从表面波的远场辐射原理出发,介绍了人们利用超表面对表面波辐射场的相位、振幅、偏振态等多种参量的调控能力,以及表面波的定向辐射、远场聚焦、特殊光束激发、全息成像等复杂波前调控效应,最后对表面波远场辐射调控的主要挑战和未来发展做了总结。 展开更多
关键词 片上光场 表面波 远场辐射 超构表面
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用于超分辨成像的光瞳滤波器加工质量与性能参量分析(英文) 被引量:1
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作者 吕罗兰 张祥朝 徐敏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1-7,共7页
用Spearman相关度分析法研究了3环带纯相位光瞳滤波器的加工质量与超分辨性能之间的显著度关系,并比较了不同环带光瞳滤波器的偏心对超分辨性能的影响.结果表明,环带的偏心与光斑半径、Strehl比的相关度系数均大于0.8,倒圆可使一级旁瓣... 用Spearman相关度分析法研究了3环带纯相位光瞳滤波器的加工质量与超分辨性能之间的显著度关系,并比较了不同环带光瞳滤波器的偏心对超分辨性能的影响.结果表明,环带的偏心与光斑半径、Strehl比的相关度系数均大于0.8,倒圆可使一级旁瓣强度的变化率高达29.04%,因此环带偏心和倒圆是决定元件性能的有效表面质量参量;外层环带偏心对超分辨性能的影响大于内层环带,需要更加严格的公差控制.该方法为微光学元件设计加工中的准确度控制提供了理论依据及可行的技术途径. 展开更多
关键词 微光学元件 加工误差 性能参量 光瞳滤波器 超分辨成像 公差控制 相关系数
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Ti掺杂对Sb_(2)Te_(3)薄膜的结构及光学性质的调控 被引量:1
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作者 廖袁杰 李耀鹏 +9 位作者 宋晓晓 张欣彤 张书博 张腾飞 吕孟奇 刘镇 邹意蕴 张野 胡二涛 李晶 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1022-1029,共8页
对Sb2Te3薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb_(2)Te_(3)薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb_(2)Te_(3)薄膜中的Ti元素以Ti^(4+)化学态以TiTe_(2... 对Sb2Te3薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb_(2)Te_(3)薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb_(2)Te_(3)薄膜中的Ti元素以Ti^(4+)化学态以TiTe_(2)的形式存在。线性光学性质结果表明,在保持非线性器件中宽工作波长特性的同时,Ti掺杂可以提高Sb2Te3薄膜的透射率,并降低光学带隙从1.32 eV至1.25 eV,根据Burstein-Moss理论,这取决于载流子的减少。利用自主搭建的开孔Z扫描系统,测试了薄膜样品在132 GW/cm^(2)强度下800 nm飞秒激光激发的非线性吸收性质,结果显示的Ti掺杂引起的饱和吸收可调谐行为可归因于光学带隙减小与晶化抑制的竞争效应。此外,Ti掺杂将Sb2Te3薄膜的激光损伤阈值从188.6 GW/cm^(2)提高到了265.5 GW/cm^(2)。总而言之,Ti掺杂Sb2Te3薄膜在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 钛掺杂 碲化锑薄膜 光学带隙 饱和吸收 开孔Z扫描
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等离子体材料银铟合金光学性质的组分依赖性(英文)
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作者 杨尚东 郑玉祥 +5 位作者 张冬旭 张金波 胡二涛 张荣君 王松有 陈良尧 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-5,14,共6页
采用磁控溅射方法在硅衬底上生长了五个不同组分的银铟合金薄膜.采用椭圆偏振光谱仪研究银铟合金薄膜的光学性质.银基金属薄膜一般在3.9 e V附近出现典型的带间跃迁.随着铟含量的增加,银铟合金薄膜的介电函数呈现出明显增加的趋势,典型... 采用磁控溅射方法在硅衬底上生长了五个不同组分的银铟合金薄膜.采用椭圆偏振光谱仪研究银铟合金薄膜的光学性质.银基金属薄膜一般在3.9 e V附近出现典型的带间跃迁.随着铟含量的增加,银铟合金薄膜的介电函数呈现出明显增加的趋势,典型带间跃迁能量也出现蓝移.结果表明,银铟合金薄膜的光学性质可以通过其中铟元素的含量进行调控.Ag0.93In0.07薄膜比其他四种组分的银铟合金薄膜有着更大的品质因子(Q因子),而且在一些波段甚至比纯金属金和铜的Q因子都要大,这表明银铟合金材料具有成为新型等离子体材料的潜力. 展开更多
关键词 银铟合金薄膜 光学性质 椭圆偏振光谱仪 磁控溅射
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AFM扫描参数对样品粗糙度测量的影响 被引量:8
9
作者 王子仪 张荣君 +2 位作者 郑玉祥 张振生 李海涛 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2013年第2期5-7,共3页
原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)是纳米科技研究领域的一种重要工具。作为一种近场成像仪器,参数的选择对样品成像的效果有着很大的影响,不当的参数甚至可能造成样品的损坏。通过采用控制变量法,并以均方根粗糙度作为评判标... 原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)是纳米科技研究领域的一种重要工具。作为一种近场成像仪器,参数的选择对样品成像的效果有着很大的影响,不当的参数甚至可能造成样品的损坏。通过采用控制变量法,并以均方根粗糙度作为评判标准,改变AFM各项扫描参数,研究了AFM中不同参数的调整对于样品扫描图像的影响。结果表明,振幅阈值、扫描速率、积分增益三项参数对于测量样品表面粗糙度均有较大影响,通过适当改变扫描参数,可以有效提升AFM的样品扫描质量。 展开更多
关键词 原子力显微镜 扫描参数 表面粗糙度
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唯一性检测在椭圆偏振光谱薄膜拟合中的应用(英文) 被引量:2
10
作者 王子仪 张荣君 +8 位作者 唐彬 孙远程 许骥平 郑玉祥 王松有 陈良尧 樊华 廖青君 巍彦锋 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期663-667,共5页
利用椭圆偏振光谱进行薄膜样品的测量数据分析拟合时,薄膜厚度与介电常数通常具有一定的关联性.不同色散模型的选取也会对拟合结果产生明显的影响,引起较大误差.介绍了唯一性检测在椭偏拟合中的实现方法.并以二氧化钛样品为例,利用唯一... 利用椭圆偏振光谱进行薄膜样品的测量数据分析拟合时,薄膜厚度与介电常数通常具有一定的关联性.不同色散模型的选取也会对拟合结果产生明显的影响,引起较大误差.介绍了唯一性检测在椭偏拟合中的实现方法.并以二氧化钛样品为例,利用唯一性检测对比了不同色散模型、不同厚度、不同测量波段、不同入射角度时的唯一性检测结果.结果表明,唯一性检测能够有效标定出椭偏测量和拟合过程中所产生的误差,同时能够对不同色散模型进行量化对比,提升拟合精度. 展开更多
关键词 椭圆偏振光谱 唯一性检测 薄膜 二氧化钛
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Y分支平面波导型光分路器的研制 被引量:1
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作者 徐子杰 张荣君 +7 位作者 张帆 俞翔 王子仪 王松有 郑玉祥 陈良尧 黄俊明 谢丹 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2013年第7期5-7,27,共4页
研制了Y分支平面波导型光分路器,采用半导体工艺制备了1×8平面光波导芯片,经过耦合对准和黏接完成了芯片的封装.对研制的平面波导型光分路器在1 270~1 570 nm波长范围内的插入损耗进行了测量,在该波长范围内插入损耗曲线较平坦.... 研制了Y分支平面波导型光分路器,采用半导体工艺制备了1×8平面光波导芯片,经过耦合对准和黏接完成了芯片的封装.对研制的平面波导型光分路器在1 270~1 570 nm波长范围内的插入损耗进行了测量,在该波长范围内插入损耗曲线较平坦.这表明平面波导型光分路器的插入损耗在所测试波段对波长不敏感,而熔融拉锥型光分路器的插入损耗曲线表现出明显的窗口限制.同时对1 310、1 550 nm处8个输出口的传输特性进行了表征,偏振相关损耗都小于0.05dB,而回波损耗均大于50 dB.结果表明,PLC光分路器具有良好的传输性能. 展开更多
关键词 集成光学 无源光器件 光分路器 平面光波导型
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钛掺杂对Ge_2Sb_2Te_5薄膜相变特性的改善(英文)
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作者 张颖 魏慎金 +5 位作者 易歆雨 程帅 陈坤 朱焕锋 李晶 吕磊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期658-662,共5页
利用椭偏光谱术与XRD对钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜中钛元素对体系的光学性质及其微结构的影响进行了实验研究.进而对该薄膜进行变温阻抗实验表明,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜与未掺杂的薄膜相比具有更好的热稳定性.基于对薄膜样品的数据保持能... 利用椭偏光谱术与XRD对钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜中钛元素对体系的光学性质及其微结构的影响进行了实验研究.进而对该薄膜进行变温阻抗实验表明,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜与未掺杂的薄膜相比具有更好的热稳定性.基于对薄膜样品的数据保持能力测试的实验数据,经阿伦纽斯外推处理可知,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜样品的10年数据保持温度要高于未掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜样品.本文的实验结果均证实,钛掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜更适合应用于相变随机存取存储器中. 展开更多
关键词 钛掺杂Ge2Sb2Te5薄膜 相变特性 热稳定性 数据保持能力
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醇类物质对LED硅胶封装气密性的影响
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作者 文尚胜 彭星 +6 位作者 马丙戌 宋嘉良 符民 方方 胡捷频 康丽娟 孔令豹 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期127-132,共6页
为了探究发光二极管(LED)封装胶对LED失效性的影响,选取LED封装硅胶失效案例进行了失效性分析.利用傅里叶转换红外光谱分析和气相色谱质谱联用仪对失效样品进行成分分析,根据分析结果总结样品的失效机理.分析结果表明:LED灯珠封装气密... 为了探究发光二极管(LED)封装胶对LED失效性的影响,选取LED封装硅胶失效案例进行了失效性分析.利用傅里叶转换红外光谱分析和气相色谱质谱联用仪对失效样品进行成分分析,根据分析结果总结样品的失效机理.分析结果表明:LED灯珠封装气密性检测过程中材料的化学不兼容性导致封装胶失效,LED灯珠气密性变差,进而影响到光、电、热、机械结构、材料特性等,LED可靠性降低.在LED生产制造过程中,需要避免材料的不兼容性,增加LED的可靠性. 展开更多
关键词 LED 封装硅胶 可靠性 失效 不兼容性 气密性
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针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法(英文) 被引量:8
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作者 张晓磊 张祥朝 +1 位作者 肖虹 徐敏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期247-254,共8页
近年来,数字全息显微技术在复杂表面测量领域得到了广泛关注。数字全息技术主要分为干涉记录和重构再现两部分。在激光干涉记录中,散斑噪声会严重影响测量结果。因此数字全息相位重构的一项重要工作就是去除散斑噪声,以提高重构精度。... 近年来,数字全息显微技术在复杂表面测量领域得到了广泛关注。数字全息技术主要分为干涉记录和重构再现两部分。在激光干涉记录中,散斑噪声会严重影响测量结果。因此数字全息相位重构的一项重要工作就是去除散斑噪声,以提高重构精度。分析了带有散斑噪声的几类典型的结构面,比较了菲涅尔衍射算法、基于小波变换的菲涅尔衍射算法和新提出的基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射算法三者在散斑去噪和信号保持方面的表现。结果显示:基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射重构算法可以有效提取各类结构面的信息,有效实现信噪分离。因此,该方法比现有重构算法可得到更高的重构精度,在结构表面的相位重构方面具有重要应用价值。 展开更多
关键词 数字全息显微 结构表面 重构 非下采样轮廓波变换 散斑
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基于神经网络的机器人抛光材料去除提升模型(英文) 被引量:5
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作者 余熠 孔令豹 +2 位作者 张海涛 徐敏 王丽萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期223-230,共8页
提出了一种基于深度神经网络的提高材料去除模型精度的策略。提出一种具有特征选择能力的深度学习算法。在机器人抛光的材料去除率模型的基础上,生成由材料去除率和相应的抛光参数组成的一系列仿真样本。深度学习算法学习了仿真样本和... 提出了一种基于深度神经网络的提高材料去除模型精度的策略。提出一种具有特征选择能力的深度学习算法。在机器人抛光的材料去除率模型的基础上,生成由材料去除率和相应的抛光参数组成的一系列仿真样本。深度学习算法学习了仿真样本和实际样本,建立了深度学习模型。通过使用所提出的深度学习模型,根据抛光参数,估测测试样本的材料去除深度,并计算估测了测试样本的材料去除深度与实际的测试样本的材料去除深度之间的误差。结果表明:改进后的模型可以获得比传统模型更高的精度。 展开更多
关键词 机器人抛光 材料去除 机器学习 深度神经网络 建模与仿真
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碲镉汞红外探测器增透结构设计 被引量:2
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作者 郑华 樊华 +2 位作者 王子仪 魏彦锋 张荣君 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2017年第1期46-48,53,共4页
针对工作在涵盖甚长波段的碲镉汞红外探测器,设计较薄的光学膜层或光学结构实现反射率低于10%的减反效果,分为减反膜系和类光子晶体两种设计。基于光学薄膜理论设计并分别用两种算法优化得到了3层和4层ZnS/YbF_3增透膜。经过模拟计算,... 针对工作在涵盖甚长波段的碲镉汞红外探测器,设计较薄的光学膜层或光学结构实现反射率低于10%的减反效果,分为减反膜系和类光子晶体两种设计。基于光学薄膜理论设计并分别用两种算法优化得到了3层和4层ZnS/YbF_3增透膜。经过模拟计算,设计的减反膜在8~16μm的宽光谱波段范围内能大幅度减少红外探测器表面的反射,平均反射率低于5%,并且在0°~60°入射角范围内都具有明显的减反效果。另外,通过类光子晶体的周期性纳米柱结构设计,得到了在14~16μm波段平均反射率低于5%的设计方案。两种方案提供了不同思路的甚长波减反设计,减反膜系相对简单廉价,易于大规模生产;类光子晶体设计,生产技术要求较高,但性质更加稳定可靠。 展开更多
关键词 甚长波 减反膜 类光子晶体 反射率
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