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椭圆偏振光谱仪(椭圆偏振光谱仪测膜厚)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-18 18:30   点击:190  编辑:admin   手机版

1. 椭圆偏振光谱仪测膜厚

当然是一个好的方向。

微纳光学技术的多种应用

1)加工新型光栅

借助于大规模集成电路工艺技术,可以加工出新型的光栅。光栅是个实用性很强的基本光学器件,在23ARTICLE | 论文激光与光电子学进展2009.10光谱仪、光通信波分复用器件、激光聚变工程、光谱分析等领域中大量使用。传统的表面光栅不论是机械刻画光栅,还是全息光栅,其表面的光栅结构是很薄的。明胶或光折变体全息光栅的光栅厚度较厚,由于制造工艺的一致性、温度稳定性和长期稳定性问题,在实际应用时仍然有限制。

2)制作深刻蚀亚波长光栅

采用激光全息、光刻工艺和半导体干法刻蚀工艺可以加工出深刻蚀亚波长光栅。其简化的基本工艺流程如图 1 所示。首先,采用激光全息产生高密度光栅的光场;其次,通过光刻工艺,在光刻胶上做出光栅掩模;最后,通过反应离子或高密度等离子体等半导体干法刻蚀技术,加工出深刻蚀的表面光栅

通过在普通石英玻璃中引入深刻蚀光栅结构,如图 2 所示,就可以实现一系列实用的光学器件。图 2(a)所示的高效率光栅,衍射效率理论值为 98%,可以实现偏振无关结构,也就是对于 TE,TM 偏振入射光均可以实现很高的衍射效率。图 2(b)所示为偏振分束器件,也就是将 TE,TM 偏振方向的光完全分开,表现出类似于晶体的偏振分光性能。图 2(c) 所示为在二次布拉格角度下工作的分束光栅。图 2(d) 所示为高效率 1×3 分束器,衍射效率可以高达 98%,和商品化的 1×3 分束器(衍射效率 75%)相比,衍射效率要高出23%, 具有重要的应用前景。

深刻蚀石英光栅可以实现一系列功能:(a)高衍射效率98%

3)可实现多种新型光学元件

利用微纳光学技术,结合数字编码技术,还可以实现更多新型的光学元件,例如偏振透镜 。所谓偏振透镜就是可以仅对一个偏振光成像,而对另外一个偏振光则完全滤除。众所周知,光学透镜是一个基本的光学元件。一般来说,普通的光学透镜没有偏振特性,对于不同偏振光的成像功能完全一样。如果要想实现偏振控制功能,则必须附加上起偏器等元件,这将使得结构复杂、成本昂贵、体积庞大。最近发明的一种微纳结构数字编码的“偏振透镜”能够实现对任意偏振光成像的功能,它利用光学表面的微结构实现偏振选择功能和数字编码实现透镜成像功能,使普通光学材料通过引入微纳光学结构,就可以实现偏振成像的功能。其优点是体积小、重量轻,通过大批量复制技术,可以实现低生产成本,具有良好的产业化前景。

4)提高能源的利用效率

利用微纳光学器件,可以为目前大力提倡的“节能减排”做贡献。例如,光学表面一般是有反射,在利用太阳能或提高半导体激光器的出光效率时,会带来光能的损耗。人们很早就知道,光学表面的微纳结构会起到增加透射、减少反射的作用。由于随机表面结构加工的便利性,这方面的实验论文大量报道。采用随机微纳结构确实能起到一定减反的效果,但对其物理本质深究的并不多。我们的观点认为这是由于渐进的光学表面等效折射率而导致的,而且这个渐进的光学表面等效折射率应该是线性增加的,这样才能够保证光波波前不会受到附加的扰动或干扰,从这个角度来讲,三角形的表面微结构是最完美的,而随机的光学表面微结构会引入附加干扰。而采用光栅模式方法就可以很好理解内在的物理过程 。这个观点对于提高太阳能接受器件的用效率以及半导体激光器件的出光效率,有重要应用价值。在光显示中,利用纳米光学结构的宽带偏振效应,可以提高光能利用率。在手机显示等应用中,利用微纳米结构的波导效应,可以有效控制光的能量分布,提高光能利用

5)可应用于高端光学的场合

利用纳米光学结构色彩控制能力和数字化编码能力,将来有可能在人民币等高端光学防伪中使用。微纳光学结构的色彩控制能力 和大批量复制技术,将来也有可能替代传统油墨印刷,从而发展出新型印刷产业。事实上,半色调编码技术,也就是将灰度图像编码成不同密度的微观二值的模拟技术,很早就用于印刷行业,使得报纸的印刷更加便宜和方便。从面向光学显示的娱乐产业以及飞机驾驶员培训三维场景光学模拟 等高端应用来看,微纳光学都将发挥关键作用。

光学波导的微结构还可以实现光能量的空间分布,在手机,头盔显示等领域有重要的应用前景

2.结论

微纳光学具有广泛的应用前景。例如,下一代光盘产业的研究已经进入到纳米阶段,光学超分辨技术、纳米结构的光学制造、快速相变材料以及利用表面等离子体等纳米光学技术 等都在其中得到了广泛的重视与研究。在光通信、激光武器、大气污染检测等多种应用场合,微纳米光学技术都将发挥重要作用。微纳光学不仅是新型光电子产业的发展方向,也已经成为光学领域的前沿学科方向,在 Nature,Science 等国际顶级期刊上经常有微纳光学领域的论文发表。微纳光学结构的制造是一个基本技术问题,表面等离子体光学器件、负折射率材料等纳米光学器件均需要先进纳米尺度的制造技术,它包括聚焦电子束设备、光刻工艺设备、反应离子刻蚀设备或高密度等离子体刻蚀设备以及激光全息设备等。借助这些纳米制造技术,可以制造出一系列新型的光学元件,例如:偏振分光器件等。因此,微纳光学器件在光存储、光显示、光通信等多个领域,具有重要的应用前景。

2. 椭圆偏振光谱仪大学

作为高分专项里的第五颗卫星,高分五号是世界上第一颗同时对陆地和大气进行综合观测的卫星,它的设计寿命高达8年,因此还是中国设计寿命最长的遥感卫星。

高分五号一共有6个载荷,分别是可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪和大气痕量气体差分吸收光谱仪。在卫星设计研制上,高分五号实现了多项技术突破。

3. 椭圆偏振光谱仪原理

影响因素1)振动基团的拉曼活性。有的基团的振动只有红外活性或拉曼活性很弱,这时基团含量再高,在拉曼光谱也只会表现出弱峰。

2)振动基团的含量 3)所用激发光的波长和功率 4)样品的照射点,对不均匀的样品,不同的照射点相对强度和绝对强度都可能不同。

4)激光照射样品的方式,如背照射或90度散射 4)散射光接收的角度和散射光的接收立体角的大小 5)扫描次数 6)偏振选择方式 7)所用的分光光栅的类型,如每毫米600道的光栅与每毫米2400道的光栅检测的拉曼谱峰强度就有较大差别。

8)所用的检测器类型及其响应特性。

早期的光电倍增管,在一个大谱区范围(如300nm-900nm)的响应都比较均匀,不象现在的CCD探测器,只在600-700nm谱区有较好的响应。 9)拉曼光谱仪的种类

4. 椭圆偏振光谱仪和分光镜反射仪对比

平面镜:表面平整光滑不透明且能够成像的物体叫做平面镜(plane mirror)。平面镜成的像来自物体的光经平面镜反射后,反射光线的反向延长线形成的。平静的水面、抛光的金属表面等都相当于平面镜。 我们把反射呈光滑平面的镜子叫作平面镜。

分光镜:是一个可以将一束光分成多束的光学装置。通常由光学玻璃镀膜而成。广泛用于教学用干涉仪,研究用激光干涉仪,偏振型光研究,光纤通信等各类光学研究和使用场合,是光学研究及使用系统的一个重要原件。

反射镜:是一种利用反射定律工作的光学元件。反射镜按形状可分为平面反射镜、球面反射镜和非球面反射镜三种;按反射程度,可分成全反反射镜和半透半反反射镜(又名分束镜)。

非球面透镜:具有更佳的曲率半径,可以维持良好的像差修正,以获得所 需要的性能。非球面透镜的应用,带来出色的锐度和更高的 分辨率,同时镜头的小型化设计成为了可能。

光栅:由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅(grating)。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成,刻痕为不透光部分,两刻痕之间的光滑部分可以透光,相当于一狭缝。光栅是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。

光纤:光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。传输原理是‘光的全反射’。

光隔离器:光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件,其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。 通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。光隔离器的特性是:正向插入损耗低,反向隔离度高,回波损耗高。 光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件,作用是对光的方向进行限制,使光只能单方向传输,通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离,提高光波传输效率。

分束器:分束器,是可将一束光分成两束光或多束光的元件,通常是由金属膜或介质膜构成

5. 椭圆偏振光谱仪发展趋势

荧光分析的最大特点是灵敏度高,通常情况下要比分光光度计的灵敏度高出2-3个数量级,包括激发光谱和发射光谱,在鉴定物质时,通过选择波长可以使分子荧光分析有多种选择。

能提供比较多的物理参数:如激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等参数。这些参数反映了分子的各种特性,并通过它们可以得到被检测分子的更多信息。

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