高精尖探索铸就技术摇篮产学研联动发展镀膜产业——记中科院上海光机所光学薄膜技术研究与发展中心

中科院上海光机所光学薄膜技术研究与发展中心(以下简称薄膜中心)专门从事光学薄膜技术的研究与开发,其前身是1964年组建的、并集结了当时全国从事激光薄膜研制大部分骨干力量的上海光机所技术光学研究室"镀膜组".经过40多年的发展,薄膜中心在光学薄膜制备方面拥有雄厚的研究基础和完善的测试平台;特别是高性能、高损伤阈值激光薄膜的研究处于国内领先水平.在稳抓基础研究、完善镀膜工艺的同时,薄膜中心积极转化研究成果,推进薄膜产业化,特别是在1999年成立了薄膜事业部.该部目前已经实现了汽车车灯薄膜、强光防护滤光片、透明导电膜、紫外激光薄膜和高品质激光波长分离薄膜产品等多个系列薄膜产品和器件的量化生产.     

深紫外波段光学薄膜研究进展

随着准分子激光、自由电子激光以及全固态深紫外激光等深紫外激光光源的推广应用,近年来,深紫外波段光学薄膜技术得到了快速的发展.综述了深紫外波段增强型铝镜、氧化物薄膜、氟化物薄膜以及氧化物和氟化物的混合薄膜的最新研究进展.     

光学薄膜进展

本文就消偏振截止滤光片在多通道光纤通讯中的应用、远紫外及软x-射线反射镜的突破、离子束辅助的蒸发技术的兴起以及薄膜微结构的研究等方面综述了光学薄膜技术近十年来所取得的主要进展。高能激光对光学薄膜提出了苛刻的要求,连续式磁控溅射大批量制造建筑物窗口玻璃上的阳光薄膜有着巨大的市场,记录介质薄膜仍然是开发光学信息存贮的关键,所有这些都是对光学薄膜技术的挑战。     

浅谈光纤通信中的光学薄膜技术

薄膜在现代科学技术中扮演着重要的角色,随着光纤通信技术和激光技术的发展,薄膜在这个领域的应用越来越广泛。在这种背景下,文章探讨了光纤通信中的光学薄膜技术及光学薄膜的设计与制造,以求为光学薄膜技术的更好研发提供必要的借鉴与参考。     

重复激光脉冲作用下薄膜损伤演化规律研究

为了深入研究重复激光脉冲的能量效应对光学薄膜的烧蚀机理,采用实验观测与热力学分析相结合的方法进行了研究。通过观察光学薄膜烧蚀形貌随入射激光脉冲数量增加发生改变的典型形貌特征,分析了激光与等离子体相互作用的热力学过程,得到了在激光重复脉冲作用下光学薄膜的损伤特性及其演化规律。结果表明,薄膜在重复脉冲作用下,其表面会变得粗糙,这会大大增加对激光的吸收效应,从而加速了薄膜的破坏,最终被完全去除而露出基底;同时,烧蚀物会在热膨胀作用下向激光作用区域外扩散,在激光烧蚀中心区域外进行沉积,而形成更大范围的污染。由于激光光强为高斯分布,重复脉冲作用的效应主要是对在光束中心区域的薄膜进行集中烧蚀,会不断增加烧蚀的损伤程度,而对烧蚀面积的增加效应极为有限。这一研究结果为重复激光脉冲对薄膜烧蚀机理的建立提供了参考。     

激光光源中心介绍

中国科学院上海光学精密机械研究所激光光源研究与发展中心(以下简称激光光源中心)集研究、测试与应用开发于一体，是国内最早发展激光光源技术的单位之一，也是国内有能力提供高功率激光光源的主要研究机构之一。本激光光源中心从上世纪六十年代至今，主要从事的领域是激光泵浦灯的研究、设计、制备以及性能检测；研制生产各种规格的脉；     

高重复频率DPL 激光对光学薄膜元件损伤实验研究

光学薄膜的高重频激光损伤特性一直是激光薄膜研究者的重点。为了分析光学薄膜在高重频激光辐照下的损伤特性,探究其损伤机理,文中从实验出发,研究了重复频率10 kHz DPL 激光对光学薄膜元件的损伤特性。结果表明,修正膜层内的驻波场分布,降低膜层内高折射材料中的驻波场峰值可以提高高重频激光损伤阈值;从激光损伤形貌与辐照激光功率的关系上看,在高重频激光辐照下光学薄膜元件的损伤实质上是热效应和场效应共同作用下产生的微损伤累积放大所造成的。当薄膜吸收率较小时,损伤主要表现为场效应所致的微损伤累积放大,当薄膜吸收率较大时,损伤主要表现为热效应所致的微损伤累积放大。     

缺陷诱导光学薄膜光场增强损伤分析

高损伤阈值的光学薄膜是高功率激光系统的关键器件。众多研究显示,纳米量级的缺陷是光学薄膜激光损伤的主要诱因,是制约光学薄膜向高损伤阈值发展的主要因素。基于有限差分时域方法分析了纳米大小的缺陷诱导SiO₂光学薄膜的局部光场增强导致的激光损伤。结果显示:缺陷的存在使SiO₂单层薄膜的光场分布发生了变化,无缺陷的SiO₂薄膜峰值光场位于膜层表面,而有缺陷的SiO₂薄膜峰值光场位于缺陷与薄膜的边界处,光场增强了约2.3倍;同时缺陷诱导的光场局部增强不仅依赖于缺陷与膜层之间的相对折射率,而且也依赖于缺陷的大小、缺陷在膜层中的分布深度,以及入射激光波长。缺陷与膜层的相对折射率越大,缺陷的直径越大,缺陷在膜层中的深度越小,入射激光波长越短,光场增强越大。研究结果显示光学薄膜中纳米大小的缺陷诱导的光场增强不可忽视,在研究光学薄膜的激光损伤过程中应予以考虑。     

光学薄膜技术在反激光致盲中的作用

激光致盲技术日益发展,反激光致盲的研究工作必须充分重视。本文主要讨论光学薄膜技术在抗激光致盲中的作用,并从分析薄膜激光损伤机理角度,提出几点提高光学薄膜的抗激光加固的建议。     

脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜,研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱,其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰,并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知:在红外波段2.5~7.7 m之间,SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大,折射率大约从2.15上升到2.33,激光能量从400 mJ增加到600 mJ,且当激光能量为400、500 mJ时,消光系数均在10-3量级以内,光学吸收很小。研究表明,SiC薄膜在红外2.5~7.7 m波段是一种优异的光学薄膜材料。     

高功率CO2激光薄膜的离子辅助镀工艺进展

真空蒸发镀膜技术已经应用了很多年，随着激光技术的发展，人们对激光薄膜尤其是高功率激光薄膜的质量要求越来越高，离子辅助沉积薄膜技术已被广泛用来作为一种改善光学薄膜特性的工艺手段。本文简单地介绍了这项技术的原理及国内外研究现状；总结了该技术的优、缺点；客观评价了该技术的应用前景；对该技术今后的研究方向提出了建议。     

真空紫外光学薄膜及薄膜材料

概述了真空紫外(VUV)波段光学薄膜及薄膜材料的研究进展,金属Al膜因到短至80nm还能提供较高的反射率而得到普遍关注,在高真空和30 nm/s左右沉积速率下沉积了保护层的金属Al膜在157 nm处反射率可达90%.介质氧化物薄膜机械应力小,环境稳定性比氟化物薄膜好,在190 nm以上波段应用较广泛,但在180 nm以下波段吸收大大增加而应由氟化物薄膜取代.氟化物薄膜带宽大、吸收系数小,沉积了致密SiO2保护层的氟化物高反膜,在中心波长180 nm处可得到接近99%的反射率,而且膜系的稳定性和抗激光损伤也大大提高.氟化物减反膜在157 nm处可得到0.1%以下的反射率;到目前为止氟化物薄膜最好的沉积工艺是电阻热蒸发.     

高重复频率脉冲激光辐照光学薄膜的温升实验

光学薄膜是激光系统中最易损坏的薄弱环节.在高重复频率脉冲激光辐照下,光学薄膜表面温度急剧上升,导致膜层应力、结构发生变化,最后出现宏观的灾难性损伤.从实验上研究了重复频率10kHz脉冲激光辐照下光学薄膜元件的温度变化,分析了影响薄膜温度变化的众多因素.结果表明,在激光光斑确定的情况下,薄膜的温升主要取决于激光功率密度,其次是膜系最外层高折射率层的驻波场峰值,最后是膜系的吸收率及镀膜材料.     

表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤

在高功率激光系统中,光学薄膜元件表面杂质和体内节瘤缺陷是导致薄膜元件损伤的关键因素。通过建立强激光连续辐照下光学薄膜元件的热分析模型,分析在不同激光辐照时间和功率密度下,表面杂质和节瘤缺陷对光学薄膜元件损伤的影响及其规律。结果表明,在强激光连续辐照下,当表面杂质粒子尺寸处于一定范围内时,随着杂质粒子尺寸的增大,薄膜元件上的最高温度随之升高,且大而浅的节瘤缺陷种子对膜层的温升影响较大。随着激光功率密度的提高和激光辐照时间的增长,表面杂质造成薄膜元件热熔融损伤的粒子尺寸范围越大,节瘤缺陷造成薄膜元件热熔融损伤的种子深度和尺寸范围也越大。     

激光光源中心介绍

中国科学院上海光学精密机械研究所激光光源研究发展中心(以下简称激光光源中心)集研究、测试与应用开发于一体，是国内最早发展激光光源技术的单位之一，也是国内有能力提供高功率激光光源的主要研究机构之一。     

中国科学院上海光学精密机械研究所2006年光学设计高级讲习班(第一轮通知)

光学设计中的基本概念和问题：光学系统的基本要求及指标,高斯光学,象差理论,成像质量和发展各种不同结构的光学系统的意义等,结合现在流行的光学软件设计的基本功能进行介绍,立足于当前具有代表性的产品设计进行实例的分析和讲解。朱健强研究员主讲光机系统设计和光学加工(Optomechanical System Design and Optical mamufacture)A．目前国际上已形成光机设计的专门学科,其主要内容是如何实现光学系统设计的功能。本课程的内容涵盖了光机设计的原理、设计方法及常规内容。B．介绍各类光学元件加工的各个工艺环节及其相关测控技术,培养光学工程师所需掌握的必要光学加工工艺知识。范正修研究员主讲光学薄膜(Optical Thin Films)A．从光学薄膜的一般性质出发,讲述光学薄膜在激光系统,光通信系统,显示系统中的应用,介绍极紫外和软X射线薄膜,功能性光学薄膜。分析激光对光学薄膜的破坏过程。B．平面、球面、透镜、棱镜等光学元件加工技术,非球面加工技术,特种光学元件加工技术,光学检测技术。王之江王之江,中国科学院院士,物理学家、光学专家,我国激光事业的开拓者之一。在光学设计、激光科学技术、光学信息处理等领域有很高的造     

激光辐照光学薄膜研究进展

本文对激光与光学薄膜相互作用的原理做了简要介绍,从激光辐照光学薄膜时产生的光学、热学、声学以及力学效应对薄膜受激光辐照时产生的一系列现象进行分析,综述了国内外对以上效应研究的进展,以及上述研究成果对受高功率激光辐照的光学薄膜设计的指导意义。     

用激光制造高质量光学薄膜

该项新技术,系东洋大学教授村山洋一的研究成果,它是根据可以制成粘合性、硬度好薄膜的高频离子喷镀技术,进一步使光学薄膜的激光弹性极限应力大幅度提高,用激光制造光学薄膜的一种技术。以往光学薄膜的激光屈服点小,为4～6J/cm~2,在提高激光系统的高输出功率时,进一步提高光学薄膜的激光屈服点,便成为一重大科研课题。对于制造大量用于包括高输出激光系统在内的半导体加工等的YAG激光器和钕玻璃激光器用的光学元件,针对有关膜形成技术,以     

影响光学薄膜抗激光破坏能力的几个因素

本文对光学薄膜的抗激光破坏阈值进行了研究与讨论,发现薄膜的破坏是从基体与第一层薄膜之间的界面产生的。实验表明,提高光学薄膜的抗激光破坏能力需要有光洁度好的基体、镀制过程中的精密控制以及一定条件的热处理工艺。     

强激光对光学薄膜的损伤机理

以光学薄膜在强激光照射下损伤机理的研究为目的，从实验和理论结构探讨了影响损伤阈值的因素及薄膜的损伤机理，从而提出了如何选择高阈值的薄膜的建议。