本发明专利技术涉及一种钛薄膜的应用以及使用该钛薄膜的硅基光波导，钛薄膜用于减少甚至完全消除近红外波段的电磁波的反射。本发明专利技术将钛薄膜作为近红外波段的电磁波的减反膜，具有宽带(1000nm～2200nm)、宽角度、超薄的性质，同时制备简单，制备成本较低，因其超薄性可以减轻减反装置的重量，节省减反装置的成本，且携带方便；此外，要实现对不同电介质材料的减反效果，只需要调节钛薄膜的厚度即可，具有广泛的应用；另外，本发明专利技术的硅基光波导由于其端面覆盖了一层钛薄膜，大大减弱了硅基光波导端面的反射，从而使得硅基光波导中的驻波也大大变弱，大大降低了反射波对光路中其他器件的影响，确保光路体系的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学领域，尤其涉及一种钛薄膜的应用以及使用该钛薄膜的硅基光波导。
技术介绍
减反膜，用于减少光学原件表面的反射，是非常重要的光学薄膜，至今，其生产总量远远超过其它类型的薄膜。目前，减反膜仍是光学薄膜技术中重要的研究领域，研究重点之一是寻找新材料、设计新结构、改进制备工艺，使其获得宽带、宽角度、偏振无关、超薄等效果。近红外是介于可见光和中红外之间的电磁波，美国材料检测协会将近红外光谱区定义为780nm～2526nm的区域。近红外是重要的电磁波段，当今近红外光谱分析已经在石油化工、制药、食品加工、农业和光纤通讯等领域得到了广泛的应用，因此设计具有理想效果的近红外抗反膜在实际应用中是非常重要的。现有的常见的减反膜主要包括三种：一是单层电介质减反膜，二是多层电介质减反膜，三是渐变折射率减反膜。单层电介质减反膜：一般单层电介质减反膜是基于反射波的干涉相消原理，如图1所示，光波从电介质中入射到空气，如果没有减反膜，光波会在电介质和空气的界面上发生反射，为了消除该反射波，需要在电介质和空气之间插入一层减反膜(图1)，这时，在电介质和减反膜界面上的反射波与在减反膜和空气界面上的反射波干涉相消，从而实现减反效果。该减反膜的优点是设计简单且容易制备，而缺点是所需的光学厚度至少为
四分之一波长，且工作带宽较窄。多层电介质减反膜：为了克服单层电介质减反膜的带宽较窄的问题，可以用多层电介质来替代原先的一层电介质。其原理是多层电介质中的多重干涉相消。通过对每一层电介质材料的选择以及厚度的优化，可以实现宽带的减反效果，但这样的设计往往比复杂，且增大了制备难度和成本。渐变折射率减反膜：通过设计表面结构来让电介质的折射率连续过渡到空气的折射率，比如，在图2中，减反膜是由具有尖劈状表面的电介质构成的，该渐变结构能够在电介质的折射率和空气的折射率之间形成连续的过渡，从而减少甚至消除反射波。该减反膜的优点是具有宽带和宽角度的减反效果，而缺点是厚度往往比较大，且实际制备难度较大，成本较高。现有技术的主要缺点在于：带宽较窄、减反膜的厚度较大、设计复杂。如，单层电介质减反膜虽然制备简单，但所需厚度较大，且不能实现宽带的减反效果；多层电介质减反膜和渐变折射率减反膜虽然都可以实现宽带的减反效果，但设计比较复杂，且厚度相对较大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种宽带(1000nm～2200nm)、宽角度、超薄的近红外减反膜，不仅可以用于消除电介质与空气界面上的反射波，还可以用于消除硅基光波导端面上的反射波。本专利技术提供一种钛薄膜的应用，用于减少甚至完全消除近红外波段的电磁波的反射。进一步的，所述钛薄膜的厚度取15～25nm。本专利技术还提供一种硅基光波导，在所述硅基光波导的端面覆盖有上述的钛薄膜。进一步的，所述硅基光波导包括两二氧化硅层和夹持在两所述二氧化硅层中间的硅层，所述钛薄膜覆盖在所述硅基光波导中硅层与空气接触的端面上。借由上述方案，本专利技术将钛薄膜作为近红外波段的电磁波的减反膜，具有宽带(1000nm～2200nm)、宽角度、超薄的性质，同时制备简单，制备成本较低，因其超薄性可以减轻减反装置的重量，节省减反装置的成本，且携带方便；此外，要实现对不同电介质材料的减反效果，只需要调节钛薄膜的厚度即可，具有广泛的应用；另外，本专利技术的硅基光波导由于其端面覆盖了一层钛薄膜，大大减弱了硅基光波导端面的反射，从而使得硅基光波导中的驻波也大大变弱，大大降低了反射波对光路中其他器件的影响，确保光路体系稳定。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是
技术介绍
中单层电介质减反膜示意图；图2是
技术介绍
中渐变折射率减反膜示意图；图3是本专利技术中基于超薄钛薄膜(钛减反膜)来消除电介质和空气界面上反射波的示意图；图4是本专利技术中反射率随光波波长的变化曲线；图5是本专利技术中硅基光波导的示意图和数值模拟的电场振幅分布图，其中图(a)没有加减反膜，图(b)在波导中硅与空气的界面上加了24nm的钛薄膜。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在没有减反膜的情况下，电磁波以入射角θ从折射率为n的电介质中入射到空气时，在界面上会发生反射。根据菲涅尔公式可得，横电波(电场沿y方向)的反射系数(反射和入射电场的比值)为， r = n c o s θ - 1 - n 2 sin 2 θ n c o s θ + 1 - n 2 sin 2 θ - - - ( 1 ) ]]>通过在电介质和空气的界面上加入一层超薄的钛(Ti)薄膜来消除界面上的反射波，如图3所示。通过计算电介质中的总反射系数，并令其为零，可算钛薄膜的折射率nTi和其厚度d的关系为， n T i 2 d = i nλ 0 π c o s θ r - 1 + 1 - - - ( 2 ) ]]>其中，λ0为入射光波在空气中的波长。需要注意的是，公式(2)的成立需要建立在条件d＜＜λ0的成立之上，即钛薄膜的厚度远远小于入射波的波长。当电介质材料确定后，通过公式(1)计算出反射系数r，结合钛本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛薄膜的应用，其特征在于：用于减少甚至完全消除近红外波段的电磁波的反射。
【技术特征摘要】
1.一种钛薄膜的应用，其特征在于：用于减少甚至完全消除近红外波段的电磁波的反射。2.根据权利要求1所述的钛薄膜的应用，其特征在于：所述钛薄膜的厚度取15～25nm。3.一种硅基光波导，其特征在于：所述硅基光波导...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，赖耘，侯波，
申请(专利权)人：苏州大学张家港工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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