1064 nm和532 nm激光共同辐照薄膜的损伤

建立了两个不同波长激光同时辐照薄膜的损伤阈值测试装置,实验研究和对比1064 nm激光,532 nm激光,1064 nm和532 nm激光共同作用3种不同方式辐照1064 nm和532 nm增透膜(ARF)的损伤阈值及其损伤形貌.结果表明,1064 nm和532 nm激光共同作用损伤形貌和532 nm激光单独作用下的形貌相似,532 nm激光在诱发薄膜损伤因素中起主导作用.1064 nm激光单独辐照薄膜的损伤阈值高于532 nm激光,而1064 nm和532 nm激光共同作用下薄膜的阈值介于这两者之间.     

不同工艺条件下TiO2单层膜的吸收和损伤阈值测试

利用电子束热蒸发技术在不同氧分压和烘烤温度下镀制了一系列TiO2单层膜,采用表面热透镜技术测量了样品在1064nm处的弱吸收值,并用激光损伤测试平台测量了样品的抗激光损伤阈值(LIDT)特性。实验结果表明较高的氧分压和较低的烘烤温度能显著减小薄膜的吸收值。不过薄膜在基频下的损伤阈值除了受到薄膜吸收值的影响外,还取决于基底表面的杂质密度,当薄膜吸收较大时,本征吸收对损伤破坏起到主要作用;随着薄膜的吸收逐渐减小,基底表面处的缺陷吸收逐渐取代本征吸收成为影响薄膜损伤阈值的主导因素。     

不同方法制备的Ta2O5薄膜光学性能和激光损伤阈值的对比分析

采用电子束蒸发(EBE)和离子柬溅射(IBS)制备了不同的Ta2O5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理.研究了制备的Ta2O5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量.结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子柬溅射的薄膜的光学性能.电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大.退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高.退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子柬蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值.     

基于小波变换的薄膜激光损伤识别

薄膜激光损伤的准确识别在测量激光损伤阈值的实验中起着至关重要的作用,ISO1125标准规定应采用显微镜观察的方法来识别薄膜损伤。为做到在线自动识别损伤,采用数字图像处理的方法,将小波变换与图像相关识别技术结合在一起,分析了如何利用小波变换来实现薄膜激光损伤识别的理论方法。结果表明,这种识别方法不仅有较高的识别精度,而且可以避免目前损伤测试工作中繁重的人工操作,对实现激光损伤阈值测试装置的自动化有着非常重要的意义。     

光学元件的激光损伤阈值测试平台

建立了用于光学元件和材料的激光(1064 m与355 nm)损伤阈值测试平台.按照IsO-DIS 11254-1.2的测试规范,采用l-on-1打点与激光损伤几率的方法给出被测样品的激光损伤阈值.研制了激光光斑有效面积测试装置,提高了光学元件激光损伤阈值的测试精度.     

氧离子束辅助沉积氧化铪薄膜光学属性的研究

电子枪蒸发制备了氧化铪薄膜,对氧离子束辅助和未辅助两种情况下的样品进行了折射率、吸收、激光损伤阈值等属性的测试,结果表明,氧离子束辅助沉积的样品与未辅助沉积的样品相比具有高的折射率和高的吸收,以及稍低的激光损伤阈值。经过分析发现,薄膜的激光损伤阈值是影响薄膜抗激光特性的不利因素和有利因素竞争的结果,离子束辅助沉积技术在引入结构致密等有利因素的同时,也引入了吸收增加等不利因素。     

氧离子束辅助沉积氧化铪薄膜的激光损伤阈值研究

电子枪蒸发制备了氧化铪薄膜,对氧离子束辅助和未辅助两种情况下的样品进行了折射率、吸收、激光损伤阈值等属性的测试,结果表明,氧离子束辅助沉积的样品与未辅助沉积的样品相比具有高的折射率和高的吸收,以及稍低的激光损伤阈值.经过分析发现,薄膜的激光损伤阈值是影响薄膜抗激光特性的不利因素和有利因素竞争的结果,离子束辅助沉积技术在引入结构致密等有利因素的同时,也引入了吸收增加等不利因素.     

用于全固态355 nm紫外激光器的三波长高反膜

为了提高激光损伤阈值,采用离子束辅助电子束成膜的方法制备具有355,532,1064 nm三个波长的高反膜.首先使用Lambda950型分光光度计对薄膜样品的光谱性能进行测试,然后验证不同的基底材料及不同的基底清洗工艺对薄膜激光损伤阈值的影响,最后在不同的工作真空度下对薄膜的弱吸收能力和激光损伤阈值等进行较为系统的研究,分析薄膜的弱吸收能力与激光损伤阈值之间的联系.结果 表明,三个波长下的反射率均满足全固态355 nm紫外激光器所要求的光学性能指标,当工作真空度增加到一定程度时,薄膜的激光损伤阈值与弱吸收值不再是对应的关系,而是存在一个最佳值,说明该高反膜可以用于全固态355 nm激光器中的反射镜.     

355 nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火.采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察.实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点.JGSl熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力.     

杂质诱导磷锗锌晶体光学薄膜激光损伤的研究

对磷锗锌晶体光学薄膜激光损伤的机理进行了实验和理论研究。将同一批生长的磷锗锌晶体切割为6块,并利用相同的工艺对这些晶体进行抛光;对其中4只样品镀制双波段多层增透膜,利用扫描电子显微镜观察这4只样品的光学薄膜形貌,发现薄膜的大部分区域成膜质量较好,但也有小部分区域形成团簇;利用二次离子质谱仪分析了薄膜的组成成分,发现在该薄膜的Zr O2层含有Pt元素;利用波长为2μm、脉宽为31 ns的固体激光器对磷锗锌晶体样品进行激光损伤阈值测试,得出4只镀膜样品的激光损伤阈值平均值为0.68 J/cm2,其他2只未镀膜样品的损伤阈值平均值为1.1 J/cm2。利用有限元仿真方法计算了杂质作用下薄膜的激光损伤阈值,研究了杂质颗粒的半径和填埋深度对损伤阈值的影响,计算了薄膜的理论激光损伤阈值,证明了Pt杂质颗粒的存在对磷锗锌晶体表面增透膜的激光损伤阈值有很大影响,所以控制该杂质的浓度对提高薄膜的损伤阈值具有重要意义。