高损伤阈值CaF2窗口红外宽带增透膜研制

详细讨论了高功率DF化学激光器所用高损伤阈值CaF2窗口红外宽带增透膜的镀膜材料选取,多层减反射膜的优化设计与制备技术以及元件性能的测试结果.在分析比较多种镀膜材料性能基础上,选择ZnS/YbF3两种材料的组合,用光控极值法控制膜层厚度,采用电子束沉积技术得到了在3.4～4.2 μm的波长范围内平均透过率大于99%的宽带增透膜,该膜层能承受200kW的激光功率输出,且具有很好的机械特性,膜层附着牢固不脱落.(OH7)     

高功率激光宽谱增透膜的研究

为满足高功率激光抽运中氙灯及其防护隔板玻璃宽谱增透的要求,采用提拉镀膜法在K9基片上通过溶胶-凝胶工艺镀制有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系.在实验的基础上讨论了有机硅-SiO2双层膜系中膜厚的搭配以及膜系的宽谱增透特性.实验研究表明通过合理的膜层搭配和对镀膜参量的有效调控,有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系在376～927nm连续波段内具有透射率大于98%的增透效果,激光损伤阈值大于20J/cm2(1064nm,4ns),且性能稳定,完全满足氙灯及其防护隔板上宽谱增透膜的要求.     

红宝石、Nd:YAG 激光工作物质氧化物增透膜的设计和制备

本文主要介绍红宝石、Nd:YAG激光工作物质端面两层和三层λ/4膜厚氧化物增透膜的设计和制备工艺,膜系的低反射区宽,制备工艺简单,其剩余反射率小于0.1％。     

ZnSe基底7～14μm波段宽带增透膜

简要叙述了7～14μm波段红外增透膜的膜料选择以及硒化锌基底上高性能红外增透膜的设计和工艺研究。介绍了离子辅助沉积技术沉积该膜的的工艺过程。给出了用该方法制备的7～14μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达98%以上,在设计波段范围内平均透过率大于97%,膜层附着性能好,光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。     

原子层沉积薄膜之激光损伤性能分析

采用目前尚在国内鲜有报道的原子层沉积技术在熔石英和BK7玻璃基片上镀制了TiO2单层膜、AlO3单层膜以及TiO2/Al2O3增透膜,沉积温度在110℃和280℃.利用X射线粉末衍射仪对膜层微观结构进行了分析研究,并在激光损伤平台上进行了抗激光损伤阈值的测量.采用Nomarski微分干涉差显微镜和原子力显微镜对激光损伤...     

晶硅太阳电池上表面增透膜研究

利用传递矩阵法(TMM)优化设计多种介质膜材料的单层、双层增透膜结构。利用Silvaco软件的ATLAS器件仿真模块建立基于优化增透膜结构的二维晶硅太阳电池结构。对比分析了具有不同单层、双层增透膜结构的晶硅太阳电池的光谱响应情况。结果表明:在200~1100 nm波长范围内,由多种不同介质材料组成的双层增透膜比单层增透膜具有更小的光反射损耗;双层增透膜结构可有效降低晶硅太阳电池的光谱响应损耗,且性能优于单层增透膜情况。其中MgF2/ZnS双层增透膜减反效果最好,对380~1000 nm波长范围的入射光,可将上表面光反射率降低到5%以下。     

持效疏水SiO2增透膜的制备和研究

为了提高溶胶-凝胶SiO2增透膜的持效疏水性,以乙醇为溶剂,正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷在氨水催化下共水解-缩聚制备了甲基化氧化硅溶胶,然后采用提拉法在洁净的K9玻璃基片上双面镀单层膜。用傅里叶红外光谱仪分析了膜层的化学成分,用接触角测量仪测量了膜层的接触角,用紫外-可见分光光度计测量了膜层的透光率,用椭偏仪测量了膜层的厚度和折射率,并且报道了膜层疏水的持久性。结果表明,共水解膜层具有良好的透光率,峰值透光率可达99.5%;膜层与水的静接触角可达130°;膜层具有持久的疏水性能,疏水性能在相对湿度为90%的环境中可保持5月之久,克服了一般疏水膜疏水效果不持久、不能应用于实际的缺点。     

KTP倍频晶体增透膜的改进

为了改进KTP晶体倍频增透膜的镀膜质量,采用SiO2代替原来使用的MgF2材料作外层膜并重新设计了膜系。实验结果表明,运用上述技术将镀有1064nm和532nm增透膜的KTP倍频晶体应用在高功率Nd:YAG激光器中,当重复频率lkHz、脉宽25ns、基波功率密度高达450MW/cm2时,没有观察到KTP晶体表面激光损伤,膜层表面抗激光损伤和光学性能都得到提高。     

FePt纳米粒子有序膜结构的SPM研究

采用化学合成方法制备了单分散的FePt磁性纳米粒子，通过对纳米粒子的操纵与排布制得了磁性纳米粒子单层膜和多层膜，并利用扫描探针显微技术(SPM)和X射线粉末衍射(XRD)考察了磁性纳米粒子膜中FePt纳米粒子的形貌、粒度分布和表面聚集状态。研究结果表明在磁性纳米粒子单层膜中，磁性纳米粒子分布均匀、排列紧密，且多层膜在膜累加方向是具有周期结构的有序组合体。     

面向激光防护应用的金刚石/V2O5 膜系设计与制备

针对目前激光对红外光电传感器的威胁,为满足红外传感器在可见光与3~5 m波段高透射,低于3 m波段高反射的使用要求,采用光学金刚石作为红外窗口材料,采用具有热致相变特性的V2O5薄膜作为激光防护涂层,采用ZnS和YbF3作为高低折射率材料,依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜,采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V2O5涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析,对薄膜进行红外光谱测试分析,结果满足使用设计要求。     

Template‐Free Sol‐Gel Preparation of Superhydrophobic ORMOSIL Films for Double‐Wavelength Broadband Antireflective Coatings

A double‐layer double‐wavelength antireflective (AR) coating with 100% transmittance at both 1064 nm and 532 nm, which is very important in high power laser systems, is designed using thin film design software (TFCalc). The refractive indices for the bottom and top layers of the designed AR coating are about 1.30 and 1.14. A simple, template‐free sol‐gel route is proposed to prepare the superhydrophobic ORMOSIL (organically modified silicate) thin film, which has an ultralow refractive index, by silica particle surface modification using hexamethylisilazane (HMDS); this treatment decreases the refractive index of the silica thin film from 1.23 to 1.13. The formation mechanism of the ultralow refractive index thin film is proposed. The particle surface modification with HMDS significantly improves the hydrophobicity of the coated film; the water contact angle of the film increases from 23.4° to 160°. The bottom layer, which has a refractive index of 1.30, is prepared from acid‐catalyzed and base‐catalyzed mixed silica sol. A double‐layer silica AR coating is obtained with transmittances of 99.6% and 99.8% at 532 nm and 1064 nm, respectively.     

掺入有机硅提高溶胶-凝胶二氧化硅减反膜的稳定性研究

膜层稳定性对于激光器能否长期稳定使用极为重要。多孔SiO2减反膜经热处理后,结构中还存在许多Si-OH亲水基团,透过率稳定性受环境相对湿度的影响较大。向膜层中掺入有机硅,添加疏水基团,提高了膜层的疏水性,增强了膜层的透过率稳定性。膜层中加了Si-CH3疏水基团,膜层的疏水性大大提高;当Si-CH3与二氧化硅悬胶体中的Si的摩尔比为1/5.7时,即Si-CH3质量分数为0.35%时的二氧化硅膜层,其减反效果好,疏水性也高,从而大幅度提高了膜层的透过率稳定性,延长了膜层的寿命,对二氧化硅膜层具有高激光损伤阈值的性能没有影响。     

高功率激光单层SiO2减反膜的研制

开发出了一种用于制备高功率激光系统中玻璃表面窄带型减反膜的化学制膜法。这种减反膜由含SiO2粒子的悬浮液在室温下涂敷制得,无需进一步的后处理工序。K9玻璃透镜及石英玻璃透镜涂敷这种SiO2减反膜后,其最高透光率均达99%以上。     

沃拉斯顿棱镜可见光区减反射膜研制

为了提高镀膜材料和冰洲石基底的附着力以及提高棱镜的透过比,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系;选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜．测试结果表明：e光,o光的平均剩余反射率小于0．5％,有效使用带宽覆盖可见光区;为了改善薄膜和基底问的附着力,采用Al2O3做过渡层。     

Demonstration of spatial distribution of photodarkening in yb-doped large-mode-area fibre laser

Yb-doped silica fibres are used in lasers and amplifiers at the 1.0-1.1 mum wavelength range. Large-mode-area fibres are preferred in applications requiring high output peak powers, and are often coiled to improve beam quality. Photodarkening is a detrimental effect that under some conditions can decrease the transmittance of the Yb-doped core of the fibre, causing output power degradation. The spatial distribution of photodarkening in coiled large-mode-area fibres that are used as CW fibre laser cavities are experimentally demonstrated. Simulation results describing and supporting the results are presented.     

沉积速率对热舟蒸发LaF3薄膜性能的影响

用热舟蒸发方法在不同的沉积速率下制备了LaF3单层膜,并对部分单层膜进行了真空退火.分别采用X射线衍射(XRD),Lambda 900光谱仪和355 nm Nd∶YAG脉冲激光测试了薄膜的晶体结构、透射光谱和激光损伤阈值(LIDT),并通过透射光谱计算得到样品的折射率和消光系数.实验结果表明,增大沉积速率有利于LaF3薄膜的结晶和择优生长,可以提高薄膜的致密性和折射率,但薄膜的抗激光损伤能力有所下降;沉积速率太大,又会恶化薄膜的结晶性能,同时薄膜中产生大量孔洞,薄膜的机械强度降低,导致薄膜的折射率减小和抗激光损伤能力降低.真空退火对薄膜的抗激光损伤能力有不同程度的提高.     

Preparation and performance of broadband antireflective sub-wavelength structures on Ge substrate

Sub-wavelength structures(SWS) were prepared on Ge substrates through photolithography and reactive ion etching(RIE) technology for broadband antireflective purposes in the long wave infrared(LWIR) waveband of 8-12 μm.Topography of the etched patterns was observed using high resolution optical microscope and atomic force microscope(AFM).Infrared transmission performance of the SWS was investigated by Fourier transform infrared(FTIR) spectrometer.Results show that the etched patterns were of high uniformity ...     

界面层对激光减反膜的影响研究

激光技术的发展对减反膜提出了超高透过率的要求,基板的表面特征在高精度减反膜的设计与制造中不可忽略.选择熔融石英为基板,Ta2O5和SiO2为高低折射率膜层材料,针对在0 °入射角下工作的532 nm激光减反膜进行设计与分析,得到膜层内的电场分布.在模拟计算中将基板的表面粗糙度等效为等比例混合膜,计算分析了理想设计条件下...     

溶胶-凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究

多孔SiO2膜层经热处理后，具有很高的激光破坏阈值，但是结构中有许多Si-OH亲水基团，导致光学透过率受环境相对湿度的影响很大。实验目的是改善膜层内部结构，使膜层结构中的亲水基团转变为疏水基团。提高膜层的疏水性，增强膜层的透过率稳定性。系统地研究了膜层透过率随时间变化的规律，在氨气和六甲基二硅氮烷(HMDS)混合气氛下热处理膜层，处理后生成Si-O-Si(CH2)3非极性疏水基团，使膜层的疏水性大大提高，因而膜层的透过率稳定性有大幅度提高。稳定性的提高延长了膜层的寿命。处理后膜层的表面粗糙度良好，均方根表面粗糙度(RMS)为3．575，平均粗糙度(RA)为2．850，能够满足大型激光器精密化发展的要求。