角向偏振光是指光束橫截面上每一點的偏振都為沿切線方向的線偏振的柱對稱矢量光。角向偏振光在激光焊接、激光打孔、原子引導(dǎo)、光鑷及超分辨成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。采用腔內(nèi)法產(chǎn)生角向偏振光具有結(jié)構(gòu)簡單,光能利用率高等優(yōu)點。作為腔內(nèi)法的一種,光柵選模法是指采用角向偏振光柵作為激光器的內(nèi)腔鏡,在激光產(chǎn)生之時直接選取出角向偏振光形成振蕩,同時抑制徑向偏振光,出射的激光具有較高的偏振純度。亞波長角向偏振金屬光柵,可用于工業(yè)級10.6μm二氧化碳激光器,作為諧振腔的后腔鏡,通過偏振態(tài)的選擇性振蕩,實現(xiàn)激光器的角向偏振光輸出。相比于圓偏振光,其激光加工的效率可提升1.5-4倍。亞波長角向偏振金屬光柵的設(shè)計,需要考慮使其具備較高的偏振選擇特性,工作波段能夠覆蓋二氧化碳激光器的激發(fā)波長。同時,需要研究光柵的加工工藝與質(zhì)量控制,以保證制作出的光柵能夠滿足設(shè)計指標(biāo)。然而,目前腔內(nèi)法所用的角向偏振光柵仍存在偏振選擇特性較差,帶寬窄,導(dǎo)熱性差等問題,制約了角向偏振光的進(jìn)一步應(yīng)用。鑒于此,本文通過理論與實驗相結(jié)合,針對10.6μm波長高功率二氧化碳激光器所用角向偏振光柵,系統(tǒng)地研究了光柵參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝容差、加工...

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 角向偏振光
        1.2.2 亞波長角向偏振光柵
        1.2.3 亞波長光柵的設(shè)計理論及典型結(jié)構(gòu)
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文的主要研究內(nèi)容
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 亞波長光柵分析方法
    2.1 引言
    2.2 亞波長光柵偏振特性
        2.2.1 亞波長介質(zhì)光柵偏振選擇特性
        2.2.2 亞波長金屬光柵偏振選擇特性
    2.3 嚴(yán)格耦合波分析
        2.3.1 單層矩形光柵模型
        2.3.2 多層梯形光柵模型
    2.4 粒子群算法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 亞波長角向偏振金屬光柵設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 光柵的熱效應(yīng)分析
        3.2.1 導(dǎo)熱性與光柵材料的選擇
        3.2.2 熱膨脹對器件形變的影響
    3.3 基于粒子群的光柵參數(shù)優(yōu)化
        3.3.1 PSO基本流程
        3.3.2 適應(yīng)度的設(shè)定
        3.3.3 速度設(shè)定
    3.4 設(shè)計結(jié)果與分析
        3.4.1 光譜衍射效率分析
        3.4.2 加工容差分析
        3.4.3 算法效率分析
    3.5 設(shè)計算法的改進(jìn)
        3.5.1 慣性權(quán)重因子
        3.5.2 基于粒子位置調(diào)整慣性權(quán)重的分步粒子群算法
        3.5.3 收斂速度與準(zhǔn)確性
    3.6 本章小結(jié)
第4章 金屬光柵的電沉積及其質(zhì)量控制
    4.1 引言
    4.2 金屬光柵沉積高度的控制
        4.2.1 金屬電沉積速率
        4.2.2 金屬光柵電沉積在線監(jiān)測
    4.3 金屬光柵沉積質(zhì)量的影響因素
        4.3.1 金屬光柵柵條表面粗糙度
        4.3.2 電流密度的影響
        4.3.3 引入超聲的金屬電沉積
    4.4 本章小結(jié)
第5章 亞波長角向偏振金屬光柵的制作
    5.1 引言
    5.2 光刻膠光柵的制作
        5.2.1 勻膠參數(shù)的確定
        5.2.2 曝光掩模版設(shè)計
        5.2.3 烘膠時間、曝光顯影參數(shù)的確定
    5.3 Au的電沉積
        5.3.1 Au電沉積系統(tǒng)參數(shù)
        5.3.2 Au電沉積
        5.3.3 后處理工藝
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3779515