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)。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性及工艺优化

采用脉冲真空电弧沉积(PVAD)技术制备了类金刚石(DLC)薄膜,并对其抗激光损伤特性进行了研究,优化了制备工艺.对DLC薄膜激光损伤阈值(LIDT)的测试结果表明,随着厚度的增加,薄膜的LIDT开始呈下降趋势,当厚度达到100nm以上时,则趋于一个稳定值.正交实验结果的处理和分析表明,在所给定的工艺参数范围内,主回路电压是影响DLC膜抗激光损伤性能的最主要因素,基片温度、清洗时间和脉冲频率则影响较小.为得到较好的抗激光损伤能力,采用PVAD技术制备DLC薄膜的最佳工艺参数为:清洗时间20 min、基片温度150℃、脉冲频率5 Hz、主回路电压150 V.退火处理会使DLC薄膜的激光损伤阈值明显提高.     

一种基于STM32的可编程激光能量衰减器

为了实现激光能量的衰减,采用3组衰减盘级联的方法,实现了激光能量的宽范围衰减。衰减系统由STM32定时器产生的脉冲驱动步进电机,并用霍尔传感器位置定位实现对衰减盘的精确旋转。分析了设计方案中光机部件、电机驱动、旋转控制等机构。结果表明,衰减范围为0%~97.51%,验证了系统的可靠性和重复性。这一结果对高功率激光器衰减的研究有一定的帮助。     

基于深度学习的光学薄膜元件损伤识别与分类研究

激光诱导光学薄膜元件损伤是限制激光向高功率、高能量发展的瓶颈,因此,光学薄膜损伤的快速检测已成为亟需解决的问题。为提高光学薄膜元件损伤识别与分类的准确率和效率,提出了一种基于深度学习的损伤图像分类模型训练方法。采集激光辐照氧化物薄膜损伤图像,通过噪声去除、图像增强等预处理,提取损伤区域RGB值、灰度、纹理、形状等特征信息,投入BP神经网络训练识别,受数据集较少和计算误差的影响导致分类结果未达期望值,因此,使用迁移学习训练数据集,结果表明,使用迁移学习在准确率和灵敏度等评价指标上均优于BP神经网络,准确率达90%,将深度迁移学习技术用于光学薄膜元件的损伤识别,为解决激光诱导的光学薄膜损伤判别提供了新思路。     

外加偏置电场对类金刚石薄膜激光损伤形貌影响研究

研究了使用非平衡测控溅射技术沉积的类金刚石(DLC)薄膜其抗激光损伤能力;通过对比施加偏置电场前后薄膜的损伤情况,发现:DLC薄膜施加偏置电场后,薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜,损伤形貌存在明显不同,损伤面积减小;薄膜的激光损伤情况得到改善。实验结果显示,外加偏置电场对DLC薄膜的损伤有影响。认为:激光在DLC薄膜中激励产生的光生电子在电场的作用下产生快速漂移,间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度,减缓了薄膜的石墨化,提高了DLC薄膜的抗激光损伤能力。     

激光预处理对BaF2 薄膜损伤性能的影响

为了提高光学薄膜元件抗激光损伤的能力,除了寻找先进的镀膜方法及工艺外,还可采取后期处理,因为后期处理对激光损伤阈值(LIDT)也有重要影响。采用输出波长为1064nm的调Q Nd:YAG激光器,对膜厚为λ/2(λ=1064nm)的单层BaF2薄膜进行激光预处理,研究了其激光损伤特性。在光斑大小一定的条件下,改变能量密度和脉冲次数,分别研究了它们对薄膜阈值的影响,得出最佳处理参数:能量密度为9.9J/cm2,脉冲次数为3次。处理后的BaF2薄膜,激光损伤阈值从未处理的16.5J/cm2提高到了29.9J/cm2。     

测量薄膜厚度的数字叠栅技术

现代干涉测试的核心是用合理的算法处理干涉图而获得所需的面形及参数。由于常见的相移法要通过移相器有规律地移动采集多幅干涉图并数字化后求取波面的相位分布,这样必然引入由于移相器的线性及非线性误差所带来的计算误差,因此需要事先对移相器进行标定。采用了数字叠栅方法,利用一幅静态干涉图与一个正弦光栅的四幅光强分布图叠加,从而实现相移式动态干涉测试的效果,借助于相移法处理干涉图原理,可获得波面相位分布,从而实现对薄膜厚度的测量。由于正弦光栅的初始相位是由计算机产生的,所给出的相位移动不含任何移相误差,因此可提高测量的精度。     

任意形状孔径的干涉图像波面拟合的数学矢量模型

文中利用移相干涉术的特点提出了自动检测任意形状孔径中有干涉条纹区域的方法,测试中,当测试波前相对于参考滤前的光程差是照明波长的整数倍时形成干涉条纹,它此而形成的二维图就是干涉图像。干涉术是一种从干涉图像提取测试波面信息的光学测试技术,它包括对干涉图像的采样、条纹定级次和波面拟合三步。这里提出了一个对干涉图像拟合处理的线性代数矢量模型,应用线性代数矢量矩阵的知识详细地推导出了一种对干涉图像的处理带有一般性的矢量拟合公式,由最小二乘法逼近多项式拟合的相位值数据,用Ｇｒａｎ－Ｓｃｈｍｉｄｔ算法正交化处理多项式组,用反向替代法技术来求解最初多项式组的权因子系数。     

干涉图空域延拓技术研究

现代干涉测试的核心是用合理的算法处理干涉图而获得所需的面形及参数。用二维FFT方法处理干涉图时,由于FFT算法只能处理数字化的离散数据,且要求数据分布区域必须是矩形区域,因此必须设法将圆形区域干涉图扩展延拓成矩形区域。在研究二维FFT法进行干涉测试基本原理的基础上,提出了一种干涉图空域迭代延拓的原理和方法,利用该方法对一幅实际干涉图进行空域延拓,取得了满意的延拓效果。结果表明,该方法具有较高的处理精度,为波面相位复原奠定了基础。     

金属网栅电磁屏蔽窗口薄膜的设计与制备

通过光刻掩膜技术、电阻热蒸发沉积技术制备电磁屏蔽窗口金属网栅薄膜,研究金属网栅的红外透射率和电磁屏蔽效能。为了能有效地屏蔽电磁波,使用CST Studio Suite电磁仿真软件设计不同周期、线宽的金属网栅,采用光刻掩膜技术、电阻热蒸发技术在双面抛光单晶硅基片上完成线宽为30μm,周期分别为350μm、450μm、550μm、650μm、750μm的金属网栅薄膜的制备。采用真空型傅立叶红外光谱仪和矢量网络分析仪分别对不同结构参数金属网栅薄膜的光谱特性和电磁屏蔽效能进行测试。结果:实现在双面抛光单晶硅基底上制备的网栅在12~18 GHz频段内,网栅的电磁屏蔽效能均达到12 dB以上。在3~5μm波段的透射率损失仅为8%。为了得到既具有高透光率,又具有强电磁屏蔽效能金属网栅薄膜需要合理设计金属网栅的线宽和周期。制备过程中网栅的光学-电学特性不仅受周期和线宽影响,掩膜板的加工精度、金属网栅的加工缺陷等也会造成不同程度的影响。