【正文】 雜質(zhì)缺陷不僅是直接熱源，而且還是非線性過程的薄弱環(huán)節(jié)， 缺陷區(qū)域是初始電子易于發(fā)射的區(qū)域，這些電子構(gòu)成雪崩離化的初始電子從而大大降低薄膜的擊穿閾值 。 ），工藝成熟并實現(xiàn)系統(tǒng)運行 ?高透過率：高通帶率，低通帶波紋 ?高矩形度，高截止度，必須用多腔濾光片構(gòu)成 ?高的環(huán)境穩(wěn)定性，膜層必須足夠致密，堆積密度約為 1 ?高溫度穩(wěn)定性，與基體的熱應(yīng)力匹配，進行力學補償 ?通帶內(nèi)的群延遲色散補償 157 158 ?薄膜濾光片制備中使用技術(shù) ?DWDM濾光片的溫度漂移及抑止技術(shù) ?DWDM濾光片群延遲及群延遲色散及補償技術(shù) ?精確的膜厚控制技術(shù) 159 光學薄膜在顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?投影顯示系統(tǒng)分類 ?LCD（ Liquid Crystal Display）液晶投影顯示 ?DLP（ Digital Light Porcessor）數(shù)字光處理投影顯示 ?LCOS（ Liquid Crystal on Silicon）硅基底上液晶投影顯示 160 LCD液晶投影顯示 冷光片， 紫外紅外濾光片， 二向色鏡， 反射鏡， X棱鏡， 液晶光閥， 投影透鏡 161 DLP投影顯示 冷光片， 紫外紅外濾光片， 場透， 色輪， 光導管，反射鏡， TIR光門， DMD芯片， 投影鏡頭 162 LCOS投影顯示 冷光片， 紫外紅外濾光片， 場透鏡， 二向色鏡， 折疊反射鏡， 偏振分束鏡， LCOS面板， X棱鏡， 投影鏡頭 163 投影系統(tǒng)中需要的薄膜元件 ?LCD ?冷光鏡、紫外紅外濾光片、折疊反射鏡、二向色鏡、偏振分束鏡、 Xcube、減反射膜 ?DLP ?冷光鏡、紫外紅外濾光片、折疊反射鏡、光導管、色輪、 TIR棱鏡、減反射膜 ?LCOS ?冷光鏡、紫外紅外濾光片、折疊反射鏡、二向色鏡、偏振分束鏡、 Xcube、減反射膜 164 投影系統(tǒng)中的關(guān)鍵薄膜元件 ?偏振與消偏振分束膜 ?光導管用寬角度寬光譜反射膜 ?高性能顏色濾光 165 激光對光學薄膜的破壞 ?光學薄膜的本征吸收 ?光學薄膜的駐波場和溫度場 ?光學薄膜的缺陷破壞 ?光學薄膜的非線性吸收及熱力破壞 ?光學薄膜激光破壞閾值的測量 166 激光對光學薄膜損傷的基本過程 激光對光學薄膜的損傷過程包含了激光作用的光學力學過程、場擊穿過程等，但最基本的還是熱過程，光通過本征吸收、雜質(zhì)吸收和非線性吸收轉(zhuǎn)化為熱，由熱熔融或熱力耦合導致薄膜的最終損傷。1239。1239。12239。 界面處振幅反射系數(shù)為： 薄膜單層的位相厚度為： 考慮到膜層的位相延遲，則反射系數(shù)為： 108 符號定義及旋轉(zhuǎn)方向 109 單波長增透膜 ?單層增透膜 ?膜系結(jié)構(gòu) ： A/L/G ?反射率 ?雙層增透膜 ?膜系結(jié)構(gòu)： A/LH/G ?折射率之間的關(guān)系 22020???????????nnnnnnRss02122 nnnns?110 增透膜 ?三層和多層寬帶增透膜 ?實現(xiàn)寬帶增透 ?層數(shù)越多，增透帶寬越大，效果越好 ?倍頻增透膜 ? 通常用矢量法設(shè)計 ?需要層數(shù)比增透波長數(shù)目多一 ?多波長增透膜 ?可用矢量法，計算機優(yōu)化更方便 111 三倍頻增透膜實例 112 多波長增透膜設(shè)計實例 400 600 800 1000 1200024681012Reflectance (%)Wavelength (nm)300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200024681012Reflectance (%)Wavelength (nm)200 400 600 800 1000 120002468101214Reflectance (%)Wavelength (nm)113 干涉濾光片 ?結(jié)構(gòu)及理論分析 ?FP腔 ?干涉帶通濾光片的類型 ?其它濾光片類型 ?窄帶和超窄帶濾光片 ?寬帶和超寬帶濾光片 ?長通和短通截止濾光片 114 膜系結(jié)構(gòu)： ???GLRRGGHRRG/2//2/????2112212111 iiiieReTerett????????212121s i n4)1( ?RRTT???01 ??? ??， ???? c os20 nd?115 當 , 時， ?? k21 ? ?? m?02121ma x )1( RTT??當 1?? RT 時， 1m a x ?T當 ART ??? 1 時， 211m a x)1(1TAT??116 干涉濾光片 ?干涉帶通濾光片的類型 ?金屬濾光片： G/M2LM/G ?透導濾光片 G/(HL)mHXLMXLH(LH)m/G ?電介質(zhì)濾光片： G/(HL)m 2H(LH)m/G 117 干涉濾光片的實例 118 雙腔濾光片 , 膜系結(jié)構(gòu)： G/(HL)^8H 2H H(LH)^8 L(HL)^8H 2H H(LH)^8 119 薄膜的偏振和消偏振特性 ?薄膜起偏振原因 ?偏振分光設(shè)計 ?棱鏡型 ?平板型 ?雙折射多層膜 ?消偏振設(shè)計 120 傾斜入射起偏振實例 121 兩種偏振態(tài)光波分離原因： 等效導納發(fā)生變化 正入射 傾斜入射 n?cosn?cos/n)c o s (2 ???? nd?nd??? 2?p偏振 s偏振 傾斜入射起偏振原因 122 圖 1，圖 2分別表示入射介質(zhì)分別為空氣、玻璃（ n=）時 不同材料的 p, s光修正導納隨入射角度變化的情況 圖 1 圖 2 123 為了對兩種不同材料滿足布儒斯特角條件，P光等效折射率必須相等： HHLL nn ?? c osc os ?同時由折射定律： 0 0 H H L Ln sin θ n sinθ n sinθ L? ? ?可以得到： 22L2H Lnn ??? ??棱鏡型偏振分光設(shè)計 124 空氣中入射角度為 0176。 75 光學薄膜的色散分析 ??ibaibaerrerrr221 ????? ???? c o s2 nd?對于高反射膜， Rb=100%，令 dt /c o s20 ??則 76 GT腔的色散分析 77 GT腔的色散分析 薄膜反射系數(shù)為： iYXtRR tRitRRr ???? ?????000 c os21 s i n)1(c os)1(2 ? ??薄膜反射率為： 20022TG )t(c o sR2R1)t(c o sR2R1YXR???????????????????????反射光的相位變化 ： 0011c os)1(2s i n)1(t a nXYt a n)(tRRtR??????????????? ??＝78 0 1 2 3 4 5 621012?? /2 phase shift0 1 2 3 4 5 64 02 002040?? /2GDD/fs20 1 2 3 4 5 61 21 08642?? /2 GD/fs0 1 2 3 4 5 61 0 00100200?? /2TOD/fs3R=、群延遲時間、群延遲色散及三階色散 79 GT腔進行色散補償實例 600 700 800 900 1000 1100150300450600GDD/fs2w av el en g t h / n m600 700 800 900 1000 1100150300450600TOD/fs2w av el en g t h / n mCr:LiSAF晶體的 GDD和 TOD 80 GT腔進行色散補償實例 設(shè)計的 GT鏡的膜層結(jié)構(gòu)（左圖）及對 3mmCr:LiSAF晶體的正群延遲色散進行補償后剩余群延遲色散（右圖） 750 800 850 9002 0 00200400600GDD/fs2w av el en g t h / n m de sig n e d 3m m Cr: Li S AF de sig n e d (ti m e s 4 ) a v e ra g e81 啁啾鏡 ?定義及分類 ?理論設(shè)計 ?制備結(jié)果 82 啁啾鏡 ?啁啾鏡特征 ?在運轉(zhuǎn)波段內(nèi)有足夠高的反射率； ?具有與運轉(zhuǎn)激光相匹配的群色散延遲補償能力； ?考慮到抗激光損傷的要求，在運轉(zhuǎn)波段內(nèi)沒有場強的共振吸收峰。 ,全介質(zhì)層相位延遲膜的設(shè)計、實驗測量與擬合曲線（該樣品的在 1315nm處相移為 176。 在具有波片功能的同時，還可用作光束相移轉(zhuǎn)向器件及光束相移平移器件 。 (b) α=70186。 ZrO2薄膜結(jié)構(gòu)與光性分析 46 不同基片旋轉(zhuǎn)速度制備的 ZrO2薄膜的 SEM結(jié)構(gòu) (a) 0rpm。但是 P偏振光與入射方向及柱狀結(jié)構(gòu)的方向有關(guān)， 經(jīng)過數(shù)學推導，可以得到 P偏振光折射率的解析形式 。 ),( ???p WANG JianGuo, SHAO JianDa, FAN ZhengXiu, Chinese Physics Letters, 2022, 22(1): 221~223 36 雙折射結(jié)構(gòu)三維理論模型 傾斜柱狀結(jié)構(gòu)薄膜的三維示意圖，其中， d 為薄膜厚度 (或光柵凹槽深度 )； Λ x,y為 x軸和 y軸方向的光柵周期； Lx,y是 x方向和 y方向光柵脊的寬度 傾斜柱狀結(jié)構(gòu)薄膜的截面示意圖，其中 為柱狀角的方向 ? WANG JianGuo, SHAO JianDa, and FAN ZhengXiu, Chinese Physics Letters, 2022, 22(1): 221~223 37 雙折射薄膜界面特性分析 ?雙折射特性增加光波在界面?zhèn)鬏數(shù)膹碗s性 ?即使對單軸雙折射薄膜，同樣存在不同于各向同性界面的傳輸行為 ?同側(cè)折射 38 雙折射薄膜的電場傳輸特性分析 非常波在各向同性介質(zhì)與各向異性介質(zhì)界面處的入射波、反射波和折射波的示意圖 非常光波在雙折射薄膜內(nèi)部正向及反向傳播的波矢及光線方向示意圖 39 0 2 4 6 8 10 12 14 16 180102030405060708090 ? (deg)Inc ident a ngle ( de g)n0=, ne=雙折射薄膜界面同側(cè)折射 在雙折射薄膜與入射介質(zhì)界面產(chǎn)生同側(cè)折射現(xiàn)象時對應(yīng) ?的范圍隨入射角度的變化關(guān)系 光線在兩個沿光軸成 45度角切割的具有正折射率的單軸晶體界面出現(xiàn)的同側(cè)折射現(xiàn)象 Y. Zhang, B. Fluegel, A. Mascarenhas, Phys. Rev. Lett. 91, 157404 (2022) . Qi, . Wang, . Shao, . Fan, Science in China, Ser. G, 2022, 48(5): 513~520 40 雙折射薄膜的電場傳輸特性分析 垂直入射條件下雙折射薄膜界面及內(nèi)部正向及反向傳播的電場示意圖 各向同性薄膜特征矩陣 ??????????jjjjjjii??????c o ss ins inc o sjjjj dN ???? c os2?其中， 對于 p偏振光， 對于 s偏振光， jjj N ?? c o s/?jjj N ?? c o s?41 利用電磁場切向連續(xù)條件，可以得到： ???????????????????????????????????????????