基于光模块集成的超表面光学器件的设计及性能分析

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hogutan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大功率半导体激光器在许多的领域中具有诸多广阔的应用,并且具有重量轻、体积小、寿命时间长以及高的光电转化效率等优势。在光通信系统中,根据目前光模块对小型化、集成化应用所需求的发展趋势,那么主要组成部件之一的半导体激光器在光模块中作为光源具有不可或缺的重要性,但是在半导体激光器内部的波导主要是由不对称的结构组成,使光束在发出的过程中快轴和慢轴都会使光束发生变化,并且会使其发出的光具有一定的角度以及在尺寸上存在差异性,因此我们需要对半导体激光器输出的光束进行波前整形的调控,以此来实现光通信模块在未来发展中的应用。因此这里就需要用到光学系统,但大部分的光学系统不符合小型化、集成化的需求,为了实现对本文的808 nm边发射激光器出光光斑进行波前整形的调控,采用超表面对激光发出的光束进行波前调控研究,实现对激光光束调控的光学系统达到小型化和更高的集成需求。本文使用在近红外波段有低反射特性和低吸收特性的石英玻璃(Si O2)作为衬底,开展了超表面器件结构设计、工艺流程和波前调控性能的研究工作,实现了超表面透镜对激光器光束的调控功能。利用等离子体增强化学的气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)技术在衬底上生长一层非晶硅(α-Si)350 nm厚的超表面材料,采用微纳加工技术对非晶硅进行退火处理,而退火处理能够消除薄膜内在的应力,进而提高薄膜的附着性;通过理论计算和模拟分析,设计了超表面的周期为280 nm,结构高度350 nm以及八组不同半径的圆柱结构。在微纳加工过程中,采用电子束曝光技术对超表面图形进行光刻,利用光刻胶作为掩模再结合磁中性环路放电(Magnetic Neutral Loop Discharge,NLD)等离子体刻蚀等工艺进行超表面结构的制作,成功制作出了超表面透镜器件;最终实现了超表面器件对光束的调控。基于上述的研究我们又设计了一种任意偏振多焦点的超透镜,能够将目标偏振和独立相位调制与纳米结构参数相关联的设计方案。能够同时独立地控制光的相位和偏振可以构建出各通道具有独立功能和偏振的多功能超表面,研究了从2个焦点到5个焦点的任意偏振多焦点超表面透镜,其中包括线偏振、圆偏振以及椭圆偏振。此外,通过调节不同纳米结构的数量,可以改变焦点之间的强度比。这种设计方案为实现超薄、高效率的超表面提供了一个新途径,超薄高效的超表面可以应用于许多潜在的应用领域,包括偏振图像,多路复用通信和多维全息图等方面。
其他文献
目标散射的理论基础和实验探究在目标识别方面取得了很大进步,在目标识别、水下探测、医学诊断、环境检测等领域有广泛的应用。目标反射偏振特性对测量系统有重要的影响,由于信噪比较低,容易受背景光源的干扰。为了克服这一问题,基于偏振光的激光雷达和激光测距体制应运而生。但是偏振光在目标表面反射过程中,会产生一定的退偏,导致偏振度降低。不同表面特性的目标,退偏特性各异,影响了系统的应用,因此开展窄脉冲激光在粗糙
人们很多时候希望能够获取一些被完全遮挡的待测物体的空间信息,但传统的成像方式在这个领域存在一些问题,不能很好地恢复被遮挡的待测物体的空间信息。而在非视域成像领域,存在着许多限制,如实验设备昂贵,重建时间长,成像范围小等。而鬼成像技术作为一种新型的计算成像技术,拥有许多传统成像所没有的优势,如成像系统结构简单、高分辨率、抗干扰能力强等优点。Gao等人在(Laser Phys.Lett.16(6):0