68激光与光电子学进展 2001年第9期(总第429期) 实用型中低精度开环光纤陀螺系统的试验研究
常胜利 宋 俊 胡勇明 宋章启
(国防科技大学理学院，长沙410073)
全光纤的开环光纤陀螺系统从探测器的电信号直接解算出光纤陀螺的Sagnac相移，具有结构简单、全光纤、成本低廉等优点。所以开环光纤陀螺是满足中低精度应用要求的比较理想的方式。 实用型中低精度开环光纤陀螺系统采用了全保偏的设计方案，动态偏移调制采用正弦信号调制和压电陶瓷调制器(光纤在压电陶瓷上环绕数圈)，利用多次谐波分析的数据处理方法，并且结合高阶契比雪夫F I R 滤波器、自适应最佳采样速率设定、频谱分析技术、数字相关处理等数字信号处理技术，实现了2deg h的较高精度。
本文除了介绍上述设计方法外，还将介绍陀螺工作点稳定和选择技术等方面的设计方法，并且通过对实验结果的对比测试分析，提出了进一步提高光纤陀螺精度和稳定度的途径和设想。(PH1)
用旋涂法制备的热释电聚合物薄膜研究3
陈向东1 李齐良2 谢光忠1 蒋亚东1 林理彬3 郝 颖2
1)电子科技大学15系，成都610054;
2)核工业部西南物理研究院，成都610041;
3)四川大学物理系，成都610064
PVD F聚合物热释电薄膜是一种新的激光与红外辐射探测器材料，它比无机薄膜更易于与硅微加工工艺为基础的硅读出电路兼容。本文用旋涂法制备了一种聚合物热释电薄膜，对其进行了红外光谱和X射线衍射分析，并研究了其热释电响应特性，结果表明与其他方法(流延法和压膜法)相比，旋涂法制备的聚合物薄膜样品对热响应具有更高的灵敏度，更适合用作激光与红外辐射探测器材料。(PH2)
3国防预研基金(批准号:99J2.3.1.D Z0203)资助项目。
光腔模式的数值矩阵方法
程愿应 胡 进 李家熔
萨哈林(华中科技大学激光技术工程研究院，武汉430074)
对腔镜有限分划，构造数值矩阵，并对其进行特征值求解和迭代，从而实现光腔模式计算。计算了圆形镜共焦腔和虚共焦非稳腔内的光场特性和远场光束质量，通过与理论解和实际结果的比较，证明了此法具有较大的实用价值。
本文提出了基于衍射积分理论的数值矩阵方法，在谐振腔模式计算中取得了很好的效果。其基本思想为：将腔镜划分为足够大数量的、按一定规律分布的面积单元，将镜面上复振幅的连续分布变为这些面积单元上的离散分布。最后，通过数值积分和插值计算，构造出高精度的传输矩阵，将传统迭代法中对光场复振幅的二维积分变为线性叠加，从而可对腔内光束特性迅速求解。
本文先以圆形镜共焦腔为例，计算出腔内基模的复振幅分布(腔镜表面)、腰斑尺寸和远场发散角，和拉盖尔2高斯模型比较，两者较好符合。然后，对华工激光公司的激光器产品采用的虚共焦非稳腔的光束特性计算，和实际结果符合很好。(PH3)
固化温度对纳米微结构制备的影响苍茫云海中秋月
李 梅1 路庆华1,2王宗光1 钱 昱11)上海交通大学化学化工学院，上海200030GROKSTER
2)上海交通大学分析测试中心，上海200030
在100℃、150℃、200℃和270℃下固化得到四种聚酰亚胺薄膜，随着固化温度的提高，聚酰亚胺薄膜的残留溶剂量减少，表面粗糙度增大、玻璃化转变温度显著提高。采用波长355nm 的紫外脉冲激光，在四种聚酰亚胺薄膜表面成功制备了纳米微条纹结构，观察到微结构的形成分为孵化期和自增长期。随着固化温度的提
高，条纹形成的孵化期明显延长。在34mJ c m 2激光强度下,100℃固化的聚酰亚胺薄膜表面200个脉冲后就
能够观察到比较清晰的条纹结构；而150℃和200℃下固化得到的聚酰亚胺薄膜在此时只能观察得到孵化期的不规则结构，在300个脉冲以后才能形成较稳定的条纹结构；而270℃下固化得到的聚酰亚胺薄膜在700个脉冲以后才能观察到清晰条纹结构的形成。随着固化温度的提高，薄膜承受高能量激光的能力增强。当激光强度在22mJ c m 2～98mJ c m 2之间时，能够在100℃固化的聚酰亚胺薄膜得到微条纹结构，当激光强度大于98mJ c m 2时,100℃固化的聚酰亚胺薄膜表面的结构完全被破坏，但仍能够在固化温度大于150℃的薄膜表面得到微条纹结构，并且随着激光能量的增大，条纹周期下降。(PH 4)
Ge 掺杂T eO x 薄膜的光学和结构特性
3李青会 干福熹
(中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800)
以真空混合蒸镀和交替蒸镀法在K 9玻璃基底上制备了T eO x ∶Ge 单层薄膜和Ge T eO x 双层薄膜。使用光谱仪、X 射线衍射仪等对初始、
250℃退火后及不同功率下连续A r +激光(514.5nm )辐射后薄膜的光学和结构特性进行了研究。实验结果表明：初始T eO x ∶Ge 单层薄膜和Ge T eO x 双层薄膜均为非晶态，退火后T eO x ∶Ge 单层薄膜反射率增加，薄膜中出现了多种结晶相;Ge T eO x 双层薄膜随着激光辐射功率的增加透过率增大，辐射后薄膜中未发现明显结晶相。处理后(退火和光辐射)两种薄膜的表面与处理前不同。Ge 掺杂后T eO x 薄膜的反射、吸收和结构特性均发生了明显变化。基于实验结果对变化机制进行了初步分析。该类薄膜有望作为短波长高密度光存储记录介质。(PH 5)
3国家自然科学基金(59832060)重点资助的项目。
波长1530～1570nm 水晶波片增透膜
宋永香 李庆国 王英剑
(中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800)
随着20世纪90年代后期因特网的蓬勃发展，对通信容量及传输速率提出无止境的要求，造就了DW DM 系统的极大成功。光纤通讯器件跟电子器件初期发展一样，也是先从分立元件开始，任何光路经过元件的两面一定是要镀膜的，这些元件的薄膜种类很多，本文介绍的水晶波片增透膜就是其中之一。为使此元件在流水线作业上安装及校正的方便、可靠，要求镀制好增透膜的波片不仅有良好的光学性能，即满足波长1530nm ～1570nm 波段处的剩余反射率小于千分之二，而且要求镀好波片O 光和E 光的位相角差的正负误差范围控制在一定的界限内。为此，我们通过多次试验，优化膜系设计，不断地改变和寻适当的镀膜工艺来镀制增透膜。目前，已基本满足此种波片的使用要求，并形成一定的小批量生产。(PH 6)
紫外晶体C s L i B 6O 10混频允许参量的数值分析 王 丽 陈少华 薛建华 门艳彬 韩秀友 宋春荣 赵 曼
(河北师范大学物理系，石家庄050016)
针对YA G 激光器1064nm 输出光的混频特性进行了数值模拟计算，在 B 类相位匹配条件下，根据走离角公式、允许角公式、允许波长公式得到了CLBO 晶体的 类相位匹配TH G 走离角、允许角、允许波长与7
8激光与光电子学进展 2001年第9期(总第429期)
88激光与光电子学进展 2001年第9期(总第429期)
BBO晶体比较的理论曲线。得到了CLBO晶体的 (1)类TH G基波、谐波的走离角分别为1.91°、1.61°，小于相应条件下,BBO晶体 (1)类基波、谐波的走离角分别为4.08°、4.45°；三次谐波波长在227～933nm波段范围内,CLBO晶体的允许角均大于BBO，尤其对于 (2)类匹配TH G，当三次谐波波长为380nm时,CLBO 晶体的允许角范围达65.6m rad・mm。(PH7)
杨明红 刘劲松 陈清明 张 波
(华中科技大学激光技术工程研究院，武汉430074)
薄膜的光学特性决定于其各膜层的厚度和折射率，监控各膜层的淀积厚度是淀积过程中最重要的工艺。本文分析比较了直透监控法、分离控制法、高级次监控法以及变波长监控和晶体振荡监控等光学薄膜淀积监控的几种方法。直透监控法的各层膜膜厚监控误差大，但监控光带宽的减小和膜层厚度误差的补偿作用，使得薄膜峰值波长定位精度很高；它对监控系统的精度要求非常之高，一般要求不低于40dB。相对而言，分离控制法可以保证较大的变化幅度，在5‰的监控精度下(23dB)就可以保证膜层的合理蒸镀，得到膜厚监控误差较小的成膜；但监控片的更换割裂了整个膜系的各层膜之间有机补
偿作用，成膜的中心波长会向长波方向漂移。高级次监控方法可以提高极值法对膜层的监控精度，但膜料在不同波长处散影响膜系的结构。变波长监控法在镀制非规整膜系时可取得较高的监控精度。晶体振荡法是监控多腔窄带滤光片匹配层的有效方法。结合光纤通信用窄带滤光片要求，提出了窄带滤光片应采用直透法过正监控和晶体振荡法相结合的监控方法。(PH8)
光折变聚合物中生团取向振荡过程的观察
袁保红 孙秀冬 姚凤凤 周忠祥 姜永远刘 辉
(哈尔滨工业大学应用物理系，哈尔滨150001)(黑龙江省交通信息通信中心，哈尔滨150001)
利用透射椭偏技术测量了光折变聚合物PV K∶5CB∶C60中生团5CB(4,4′2n2pen tylcyanob i phenyl)的动态取向过程。当温度远高于系统的玻璃转化温度时，在很低的外加电场下就可观察到生团5CB取向振动过程。振动频率与外加电场的大小有关。并且生团的稳态取向分布是温度的函数。就我们所知，目前的理论模型还无法对这些现象给出合理的解释。(PH9)
直流磁控溅射工艺条件对T i N薄膜晶面取向及化学计量比的影响3
赵青南1,2 赵修建1
1)武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉430070
2)武汉理工大学材料研究与测试中心，武汉430070
最近的研究表明,T i N薄膜除了具有优良的化学稳定性和力学性能外，如果把它涂在显示器件上,T i N薄膜还具有良好的减反和抗静电性能。由于T i N薄膜的晶面取向和化学计量比影响它的面电阻，从而影响它的减反和抗静电性能。本文用直流磁控溅射法，通过改变基片温度、溅射总气压及氮气与氩气的比例，在玻璃基片上制备了一系列T i N薄膜试样。利用射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对试样的晶面取向和化学计量比进行了研究。XRD的结果显示，在其它条件不变的情况下，随着基片温度的升高,T i N薄膜的(200)晶面与(111)晶面衍射强度的比值(R)升高，当基片温度大于330°C时,R值超过1；当N2与A r的比例不变，增加溅射总气压时,R值逐渐增大，在总气压接近1.0Pa时,R值接近1；当固定溅射总气压，加大溅射气体中N2的比例时,R值随N2比例的增加先增大，然后有所下降，当N2的比例大于10%后,R值几乎不再随N2比例的增加而变化。XPS的结果表明，所有试样的N与T i的原子比均大于1；基片的温度对N T i原子比的影响不大，改变溅射气体中N2的比例可明显改变N T i的比值，当N2的比例在10%左右时,N T i的比值达1.3。(PH10)
3教育部骨干教师资助项目(2000年)和教育部科学技术重点项目(99087)。
镜面热变形干涉图像处理的数学形态学新方法
周次明 程祖海 张耀宁 侯冬兰
(华中科技大学激光技术国家重点实验室，武汉430074)
叙述了在强激光系统中，激光腔镜热畸变的干涉测量和对其干涉图像数字化处理的一种新方法。
激光腔镜在激光的辐射下，其面形会发生畸变，从而引起激光光束质量下降。为了对这些畸变进行确切的评价和探测，本文使用CO2激光照射所研究的镜片，采用泰曼干涉仪产生干涉图，用CCD拍摄镜面热变形的动态过程中每一时刻产生的干涉条纹，实时探测镜片面形的热畸变规律和大小。
知识树着重叙述了数学形态学在条纹细化方面的应用，数学形态学是20世纪80年代发展起来的一门新兴学科，在图像处理方面有着独特的优点。它以几何形态为基础对图像进行分析，能够更精确地得到条纹的中心。本文提出了一种用于干涉图像细化的结构元素，在形态学击中击不中运算的作用下，产生出了整齐、定位准确的细化图像，而且提高了条纹细化的速度。
最后给出了发生畸变前后的干涉条纹和经过上述数字化处理后的等位相线条的等高线图。表明本文所述测量方法能模拟激光腔镜热变形检测，同时，本文的图像处理方法提高了条纹判读精度，为镜面畸变的精确测量打下了基础。(PH11)
光子晶体中矢量的B loch定理
王 华 袁晓东 曾 淳 季家熔
(国防科技大学光电工程系，长沙410073)
众所周知，在半导体中，由于势场的周期性，使得电子的能量呈带状结构，带和带之间可能有间隙带隙；它可以通过解周期场下的薛定谔方程来得到。光场的亥姆霍兹方程十分相似；因而当介电常数具有周期性时，在光子晶体能带结构中也可能存在带隙，频率落在光子带隙内的光波不能在光子晶体中传播。这种类似半导体的周期性电介质结构称为光子晶体。这种材料有一个显著的特点是它可以利用带结构中可能存在的带隙，如人所愿的控制光子的运动。因此，光子晶体的应用非常广泛，可以制作高性能器件：新型的平面天线、光子晶体波导、光子晶体微腔、光子晶体光纤、光子晶体超棱镜等。
B loch定理是光子晶体理论中平面波方法和传输矩阵法的重要理论基础。本文运用量子力学中的算符理论，将B loch定理由标量场推广到矢量场；发现这是电介质材料具有空间平移对称性的直接结论。(PH12)氧化镁包埋的氧化锌量子点的制备和光致发光特性研究马剑钢1,2 刘益春1 孔祥贵1 申德振1 张喜田1 钟国柱1 范希武1
1)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130021
2)东北师范大学理论物理研究所，长春130024
介绍了一种简单的方法实现了氧化镁包埋氧化锌量子点，并研究了包埋氧化镁中的氧化锌量子点的形
于慧光成和光致发光特性。在样品制备过程中，我们利用电子束蒸发氧化镁晶体和热蒸发金属锌同时进行的方法将金属锌包埋到氧化镁薄膜中，然后在不同的温度下(500、600、700、800、900、1000°C)将金属锌在氧气氛中氧化，从而实现利用氧化镁包埋氧化锌量子点的目的。(PH13)
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