铥激光器腔镜用高损伤阈值氧化物薄膜的研制

2 m波段激光器在环境探测、测风雷达、生物组织切割、光电对抗等领域都有重要的应用价值和前景。而此波段的薄膜通常采用折射率较高的硫化物、砷化物等软膜材料来制备,为了提升该波段薄膜的损伤性能,采用折射率相对较低但能带隙更宽的氧化物材料来制备。利用傅里叶红外光谱仪和弱吸收测试仪分析表征了薄膜中OH基含量的多少和薄膜整体吸收的大小,通过优化工艺,成功制备出了满足2 020 nm的铥(Tm)激光器使用要求的多层介质薄膜。利用微分干涉显微镜观察了经过激光损伤测试薄膜的损伤形貌,结合薄膜中电场分布和应力测试结果,分析探讨了此薄膜的损伤机理,提出进一步优化薄膜损伤特性的方案。     

单层膜多模导模共振滤光片的电场增强效应研究

本文研究了单层膜多模导模共振滤光片的电场增强效应.单层膜导模共振滤光片同时兼具波导和相位匹配功能的物理机制得到了论证.当光栅厚度不断增加将出现多模共振效应,导致高阶泄漏模电场增强效应的产生.电场增强振幅的最大值反映导模共振滤光片的泄漏程度.通常在同一共振位置处电场增强振幅的最大值越大,其带宽就越小.     

几种紫外薄膜材料的光学及损伤特性分析

为进一步改善大型固体激光器3倍频用薄膜的光学及损伤特性,利用不同的测试方法系统对比研究了电子束蒸发方式制备的几种紫外薄膜的光学常数、晶体结构、表面粗糙度以及弱吸收和其激光损伤特性间的相互关系。研究表明:薄膜的弱吸收和其禁带宽度共同制约了其激光损伤阈值,而薄膜因晶相结构的产生而增大的表面粗糙度对其激光损伤阈值无影响。大弱吸收的薄膜其损伤表现为非常微小的吸收点向外扩张构成的较大的破坏点,而低弱吸收的薄膜其损伤则表现为瞬间吸收引起大的损伤。     

窄带多通道滤光片的设计与制备

介绍了三种获得窄带多通道滤光片的方法。第一种方法是具有缺陷的多异质结结构，该结构能够展宽光子晶体的禁带同时实现多通道效应。第二种方法是多通道导模共振布儒斯特滤光片，此类滤光片可以采用单层膜结构来实现多通道效应，也可以采用具有相等折射率的双层膜结构来实现多通道效应。第三种方法是组合刻蚀法制备窄带滤光片列阵。该方法不仅可以制作单腔窄带滤光片列阵，还可以制作双腔窄带滤光片列阵。窄带多通道滤光片在光学领域中具有一定的应用前景。     

聚酰亚胺自支撑膜的制备及其表面形貌

采用物理气相沉积法,在加热或不加热的抛光玻璃基片上蒸镀N aC l脱膜剂,再混合蒸镀均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)两种单体,然后在空气环境中对样品进行热亚胺化。在去离子水中脱膜后获得厚度为100nm的聚酰亚胺自支撑膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT IR)对样品进行化学结构分析并且根据谱线计算了不同热处理下薄膜的亚胺化程度。采用原子力显微镜,对样品进行表面形貌分析,结果表明给基片加热能改善聚酰亚胺薄膜的表面形貌。     

实数编码遗传和单纯形混合算法在膜系优化设计中的应用

在传统遗传算法(GA)基础上,通过引入标准偏差函数构造了新的适应度函数,同时提出了一种自动降温的方法来控制退火选择策略中的温度.将这种改进的实数编码遗传算法(FGA)和单纯型算法(SA)有机结合起来,形成了新的膜系优化算法-实数编码遗传和单纯形混合算法,并编制了优化程序.实例表明该算法优化性能优越,既具有强大全局搜索能力,又能很好地实现局部搜索功能.用该算法实现了中心波长534 nm,带宽35 nm的可见光波段凹陷滤波器和高性能中性分束镜.     

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

在加热的BK7基板上,采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO2单层膜,对HfO2薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构;薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时,薄膜不易结晶,呈无定形态,此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高,则薄膜达到一定厚度后开始结晶,此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长,薄膜晶态结构保持恒定不再变化,非均质性也会因此保持不变达到极值。     

纳秒脉冲激光诱导的金属膜喷发的分布特征

大功率纳秒脉冲激光辐照金属膜层时会发生热力损伤，产生的高温和高压会引起金属膜层的热蒸发，从而向外喷射颗粒，大多数喷射粒子处于原子和离子状态。在能量色散光谱分析测试中，文中使用多组标准样品进行比较实验，校准测试结果，并给出了一种根据结果计算沉积原子数的估计方法。此外，在此基础上比较了不同真空度的真空环境和大气环境下铝膜喷发的差异，并且对比了不同熔点的金属膜的喷发及空间分布特征。通过结合泵探测技术捕获的瞬态图像，进一步分析和解释了实验结果。     

偏振分光膜中节瘤的激光损伤特性

研究了1 064 nm HfO2/SiO2偏振分光膜中节瘤的损伤特性。为了研究偏振分光膜中节瘤缺陷种子源粒径大小与损伤阈值之间的关系,在熔石英基板上植入了尺寸和密度可控的单分散性的SiO2小球,并采用电子束蒸发技术在熔石英基板上制备了1 064 nm HfO2/SiO2偏振分光膜。为了便于损伤测试,节瘤缺陷密度控制在20~40 mm2左右,并采取旋涂的措施防止了SiO2小球团聚的现象。为了获得人工节瘤损伤能量的统计值,用脉宽为10 ns的1 064 nm脉冲激光进行了光栅扫描式损伤测试。实验结果表明在偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤阈值随着种子源粒径的增大而单调下降。     

多层介质/金属紫外滤光膜系的辐照损伤特性

利用电子束蒸发方法制备用于BaF₂晶体慢成分滤光的多层介质/金属紫外滤光膜系。在γ射线、中子和激光辐照环境中研究薄膜的损伤特性。结果表明：薄膜对γ射线和中子具有优良的耐辐照特性；在激光辐照环境中，薄膜的激光损伤阈值受多层薄膜中金属层的影响，激光入射时，最先辐照到的金属层的厚度决定了多层薄膜的耐激光辐照损伤特性。