1064 nm负滤光片的设计与制备北大核心CSCD

针对当前可见-近红外光电探测器的激光防护要求,研究了1064 nm负滤光片的设计和制备。基于等效折射率理论,综合考虑光谱和场强分布优化,设计了由SiO2/Y_(2)O_(3)/H4组合的规整膜系和SiO2/H4组合的非规整膜系负滤光片;采用离子束辅助热蒸发沉积方式对负滤光片进行了制备,并测试了其光学和抗激光损伤性能。结果表明:在膜系结构G|(0.5LH0.5L)s|A两侧匹配减反膜可以有效减小通带波纹,调整膜系最外层厚度可以同时改善膜系的光谱特性和电场强度分布。镀制的规整膜系负滤光片在400~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为89.98%和93.21%,1064 nm透过率为1.29%,激光损伤阈值为6.0 J/cm^(2);非规整膜系负滤光片在650~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为93.70%和94.99%,1064 nm透过率为1.60%,激光损伤阈值为6.8 J/cm^(2)。     

反应磁控溅射制备高阈值激光反射膜的研究进展

反应磁控溅射广泛应用于制备光学薄膜.分析了高阈值激光反射膜膜层材料的选择及膜系设计,比较了目前制备高阈值激光反射膜的几种常用方法.重点论述了反应磁控溅射制备高阈值激光反射膜需要解决的两个问题:工作点的选择及控制方法;反应磁控溅射中的打火、靶中毒及阳极消失.并且提出了相应的解决方案.阐述了影响激光反射膜损伤阈值的因素以及反应磁控溅射制备高阈值激光反射膜的优势.     

高反射膜抗激光损伤的研究进展

介绍了高反射膜的研究现状和意义,重点综述了高反射膜的制备方法,损伤阈值测定,抗激光损伤性能的研究,以及研究热点,最后对其前景进行了展望.     

多层介质膜脉冲压缩光栅激光损伤特性研究进展

本文结合国内外研究情况,概括性介绍了用于啁啾脉冲放大系统中的多层介质膜脉冲压缩光栅的激光损伤特性研究进展,包括多层介质膜的损伤、表面浮雕结构的损伤,以及介质膜光栅损伤的影响因素。在关于介质膜光栅激光损伤的影响因素中又分别介绍了槽型结构、制备工艺、激光参数、脉冲数量、热应力和杂质缺陷对其抗激光损伤阈值的影响。最后,从结构设计、制备工艺以及后期处理等方面,介绍了提高多层介质膜光栅抗激光损伤阈值的常用方法。     

毫秒激光致光学薄膜损伤阈值的测试与分析

根据ISQ-11254分别测量了脉宽1 ms,波长1 064 nm激光作用下TiO2/SiO2高反膜、增透膜的损伤阈值,结合高分辨率CCD和光学显微镜观测了损伤形貌,分析了毫秒量级激光损伤光学薄膜的损伤机理.结果表明:脉宽1 ms激光作用下TiO2/SiO2增透膜的损伤阈值为高反膜的2.4倍,损伤区域为若干分离的损伤点...     

不同技术制备DLC膜的激光损伤特性研究

随着高能量大功率激光器的发展和激光元件的广泛应用,用于红外窗口表面增透保护的类金刚石薄膜(DLC)的抗激光损伤特性成为评价薄膜质量优劣的一个重要指标。然而,不同的制备方法和技术沉积的DLC薄膜具有各异的微观结构,从而具有不同的抗激光损伤特性。本文采用脉冲真空电弧(PVAD)和非平衡磁控溅射(UBMS)技术沉积了DLC膜,对两种DLC膜抗激光损伤特性进行了研究,测试结果表明,两种技术沉积的DLC薄膜激光损伤阈值分别0.6 J/cm2和0.3 J/cm2,PVAD技术比UBMS技术沉积的DLC薄膜具有更高的抗激光损伤阈值。基于实验研究了薄膜光学常数和表面形态,分析了两种技术制备DLC膜激光损伤特性差异的主要原因。结果表明,采用UBMS技术沉积的DLC膜具有较小的折射率和较大的消光系数,薄膜表面存在较多的疵病和缺陷,这些是其激光损伤阈值较低的主要原因。     

光学多层膜减小电场强度的一种新设计方法

制作 损伤阈值光学薄膜不仅需要沉积工艺有所突破,而且需要膜系设计也有所改进,用于减少强激光对薄膜的损伤因素。本文提出了一种计算机算法用于改善光学多层膜内驻波场分布,肖弱电场强度对薄膜的损伤。其物理概念清清晰,理论推导,算法编程实用简单。     

1μm激光对光学薄膜的损伤

本文采用不同的高折射率薄膜材料，分别镀制了增透模和高反模，送往三个不同的实验室，在不同条件下进行了１μｍ的损伤阈值测试，对薄膜的弱吸收也进行了测试，并比较了不膜系结构、薄膜材料、吸收和薄膜缺陷密度对其激光损伤阈值的影响。     

激光预处理对增透膜阈值的影响

激光预处理是提高光学薄膜激光损伤阈值的有效方法之一。本文就激光预处理前后增透膜损伤阈值的变化、破斑深度的变化、膜层中电场分布情况，分析了激光预处理对阈值的影响及原因。     

纳秒激光辐照对类金刚石薄膜的损伤及改性

利用Nd:YAG纳秒激光(波长分别为355、532和1 064 nm)辐照由电子束蒸发技术制备的类金刚石(DLC)薄膜,通过光学显微镜、光学轮廓仪和拉曼光谱仪等分析了辐照后的薄膜样品,结果表明:不同波长的单脉冲激光辐照时,DLC膜的激光损伤阈值不同;同一波长的多脉冲激光辐照时,损伤阈值低于单脉冲辐照阈值;脉冲激光辐照对DLC膜具有改性作用,受辐照薄膜区域表层发生了石墨化、剥落和气化效应,致使DLC膜表面出现了隆起和弹坑,隆起高度和弹坑深度与激光能量密度大小和脉冲个数有关.     

溶胶-凝胶SiO2减反膜的制备与光学性能研究

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO₂减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO₂减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO₂薄层后得到机械强度提升的双层SiO₂减反膜(SiO₂-MTES),并与常用的单层氨固化SiO₂减反膜(SiO₂-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO₂-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO₂减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm²(1064 nm, 9.1 ns),与涂覆SiO₂-HMDS的性能相当。同时, SiO₂-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,...     

残余应力对介质高反膜面型影响的研究

使用有限元分析方法对介质激光高反镜镀膜前后的元件面型变化及膜层应力分布进行研究,仿真结果表明:残余应力和热应力都呈层状分布,基底应力从下到镀膜面由拉应力变为压应力,应力引起面型变化呈环状分布。对于熔石英基底,当厚径比小于1∶20时,重力引起的变形不可忽略。当熔石英(φ=200 mm,d=2 mm)表面为由重力引起的曲面且膜系为G│(HL)~(10)H│A的TiO_2-SiO_2组合时,镀膜元件面型变化减小1.45μm,修正了理想平面镀膜仿真的不足,为大口径微变形镀膜元件的制备提供指导。     

飞秒激光烧蚀Ag膜的研究

研究飞秒激光烧蚀Ag膜表面,采用扫描电镜(SEM)观测其表面烧蚀形貌,发现烧蚀点大致分为3个区域,烧蚀面积随着脉冲能量的增大而增大,脉冲数的增加而增大,但当脉冲数达到一定值后烧蚀面积变化不大.改变脉冲数在烧蚀点得到了周期为650和150nm的长短周期条纹结构.根据烧蚀区域面积与脉冲能量的关系算出单脉冲与多脉冲的烧蚀阈值...     

基于膜系设计控制薄膜残余应力的研究

残余应力大的薄膜,容易产生脱膜现象,使得薄膜失去所需功能.在激光薄膜领域,残余应力也是薄膜激光损伤阈值难以提高的原因之一.基于热收缩效应模型和弹性力学原理,从薄膜膜系着手提出了控制薄膜残余热应力的膜系设计原则,将该原则的评价函数用于薄膜膜系设计中,采用优化方法可以设计出残余热应力可接受的薄膜.     

K9和熔石英玻璃纳秒基频激光损伤特性的实验对比研究

利用光学元件基频激光损伤测试平台,通过实验测试相同条件下K9和熔石英两类常用光学元件的初始损伤阈值、损伤增长阈值和损伤增长规律,对比研究了两类光学元件的基频激光损伤特性.结果表明,K9和熔石英光学元件的初始损伤阈值基本相同,损伤面积增长都遵循指数性增长规律,损伤深度成线性增长.但两者损伤增长特性仍有很大的差别,与熔石英相比,K9激光损伤增长阈值较低,并且相同通量下的激光损伤增长更为迅速,通过两类光学材料抗压性能的巨大差异很好地解释了这一现象.该研究结果对国内高功率激光装置的透射光学材料工程应用有非常重要的参考价值.     

飞秒激光与金膜作用的脉冲累积效应

采用1kHz飞秒激光（脉宽148fs，中心波长775nm）对石英衬底的金膜的烧蚀过程进行了研究．单脉冲与多脉冲的烧蚀阈值可以通过烧蚀点的直径平方与所用的激光能流的关系曲线获得．通过累积能流和烧蚀脉冲数的关系，可以得到金膜的脉冲累积因子．采用飞秒激光加工材料的一些特点可以合理解释单脉冲阈值附近获得的一些实验现象．     

激光辐照对类金刚石薄膜改性及损伤研究

介绍了激光损伤的检测及损伤阈值的测量方法.讨论激光辐照对类金刚石结构和性质的影响规律.并论述不同工作参数的激光对类金刚石薄膜的激光破坏行为及其损伤阈值.在此基础上分析类金刚石薄膜激光损伤的机理.还从物理特性及制备技术方面着手,比较分析金刚石及类金刚石薄膜各自的优缺点和实际应用状况,并提出类金刚石薄膜的应用前景和有待进一步研究的问题.     

高激光损伤阈值266nm紫外增透膜研究

为了研制高激光性能紫外增透膜,分别使用HfO2/SiO2和Al2O3/MgF2两种高低折射率材料组合,采用物理气相沉积技术,设计制备了266 nm增透膜;分析测试了不同材料所组成的增透膜的剩余反射率、粗糙度、光学损耗、界面电场强度和激光诱导损伤阈值等特性。研究结果表明,两组不同膜料制备的266 nm增透膜都能达到剩余反射率<0.2%的要求,且激光诱导损伤阈值都大于5 J/cm(2266 nm,7 ns)。     

光学薄膜的激光诱导损伤与材料带隙的关系

采用多光子吸收电离模型讨论了光学薄膜的激光诱导损伤与其材料带隙的关系,报实际光学薄膜存在大量的非化学计量比化合物缺陷时,损伤阈值的变化,给出了光汪膜的损伤阈民其材料带隙的关系曲线,理论上解释了实际光学薄膜较理想光学薄膜的损伤阈值的主要原因可能是实际光学薄膜中存在大量的非化学计量比化合物缺陷。     

离子源偏压对PIA-EB-Hf法制备的HfO2激光薄膜性能的影响

探究HfO₂薄膜的激光损伤特性以进一步提高激光损伤阈值(Laser Induced Damage Threshold, 简称LIDT), 对其在高功率激光系统中的广泛应用具有重要的意义。在不同的离子源偏压下, 采用等离子体辅助电子束蒸发金属铪(Hf)并充氧(O₂)进行反应沉积法制备了中心波长为1064 nm, 光学厚度为4H的HfO₂薄膜样品。测试了薄膜组分和残余应力; 根据透射谱拟合了薄膜的折射率; 通过XRD谱图和SEM表面形貌图分析了薄膜的微观结构; 对激光损伤阈值、损伤特性和机理进行了论述。结果表明: 偏压100 V时制备的薄膜具有最佳O/Hf配比; 薄膜压应力和折射率均随偏压降低而减小。薄膜内存在结晶, 激光能量在晶界缺陷处被强烈聚集和吸收, 加速了膜层的破坏, 形成由几百纳米的烧灼坑聚集而成的海绵状损伤结构。随着偏压降低, 膜结晶取向由(\stackrel{\text{?}}{1}11)晶面向(002)晶面转变, 界面能降低; 晶粒减小, 结构更均匀, 缓解了激光能量在晶界处的局部聚集与吸收, 表现出较大的激光损伤阈值。