提高光学薄膜激光损伤阈值的途径

光学薄膜是激光系统中非常重要而又非常薄弱的元件,其激光损伤问题一直是限制激光系统向高功率、大能量方向发展的＂瓶颈＂之一。简要介绍了提高光学薄膜的激光损伤阈值的方法,如激光预处理、加镀保护膜层、缓冲层、驻波场、温度场设计、离子后处理等。     

热障涂层用稳定ZrO_2基陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究现状.氧化物稳定ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不宜用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料.随着航空发动机技术的发展,稀土铈酸盐陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷.根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对稀土铈酸盐陶瓷材料进行掺杂,可进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,这将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间.     

宽带送粉激光熔覆ZrO_2/Ni60A复合涂层组织及硬度分析

在304不锈钢外圆表面使用激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数进行优化,制备工艺性能良好的熔覆层.研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响.结果表明：激光功率为1.5 kW时为佳;随扫描速度增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度值较高,且沿熔覆层表面的垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层.     

溶剂热法合成CeO_2纳米微晶

使用简便的混合溶剂法合成稀土CeO2材料,以Ce(NO3)3.6H2O为铈源,PVP为表面活性剂,在乙醇与水混合溶剂体系中反应得到CeO2。通过改变PVP的用量及反应时间制备了不同形貌的CeO2纳米微晶,X射线衍射测定其物象为立方晶系的CeO2,SEM、TEM等测试手段对产物的不同形貌和纳米尺度进行了表征。Eu3+∶CeO2八面体纳米微晶的光致发光(PL)测试结果表明,荧光峰对应着不同的发光中心,有很好的荧光特性。     

纳米CuInSe_2的溶剂热合成与表征

以乙二胺为溶剂,CuCl2.2H2O、InCl3.4H2O和Se粉末为反应物,采用低温溶剂热工艺制备了铜铟硒(CuInSe2,简称为CIS)纳米粉末。通过X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱等测试分析方法对产物进行测试和表征。研究结果表明,反应温度、反应物超声预处理等工艺条件对产物形貌有很大的影响。降低反应温度有利于获得均匀的CuInSe2粉末,反应物超声预处理可以获得分散性较好的球形CuInSe2纳米粉末。所得产物为具有黄铜矿构型的CIS纯相。     

激光预辐照提高ZrO_2薄膜损伤阈值的研究

为了探究激光预辐照的工艺参数对提高光学薄膜抗激光损伤性能的影响,在1064nm的Nd∶YAG激光器组成的薄膜阈值测试平台上,对电子束热蒸发镀制的ZrO2单层薄膜进行了小光斑扫描的激光预处理.研究了不同能量阶单次扫描、单一能量阶多次扫描及不同能量阶多次扫描的激光预辐照对薄膜损伤阈值的提高效果.结果表明：不同能量阶单次扫描中,提高阈值效果最好的是采用原始样片损伤阈值的39%的能量扫描,可提高阈值13%;采用39%的阈值能量阶进行了多次预辐照实验,扫描3次效果最好,阈值提高了56%;在能量递增的多次预辐照实验中,递增能量多次预辐照与单一能量阶多次预辐照的预处理效果相似.     

CTAB 作用下 CuInS2纳米材料的溶剂热法制备研究

近年来,三元系铜铟硫CuInS2（CIS2）光伏材料以其高吸收系数（可达10-5 cm-1）、较高的理论开路电压 值和较好的环境兼容性,成为太阳能电池领域的研究热点。本文采用溶剂热方法,以无水乙醇为溶剂,在180 ºC、 32 h条件下合成黄铜矿结构CIS2纳米粉体基础上,研究表面活性剂CTAB对CIS2合成的影响,结合SEM、TEM等测试 分析对CTAB的作用机理进行探讨。     

HfO2高激光损伤阈值薄膜的制备及特性研究

采用水热合成技术,制备了HfO2胶体,用旋涂法镀制了单层HfO2介质膜.采用XRD,椭偏仪,红外光谱(FTIR)等方法对薄膜进行了测试和表征,用输出波长为1 064 nm,脉宽为10 ns的电光调Q激光系统产生的强激光测试其激光损伤阈值.研究了热处理温度对薄膜厚度、折射率、红外光谱、晶态以及激光损伤阈值的影响,并对薄膜的激光损伤形貌进行了分析.研究结果表明HfO2薄膜的折射率可达到1.655;采用150 ℃左右的温度对薄膜进行热处理可以提高薄膜的激光损伤阈值,此时薄膜的激光损伤阈值高达42.32 J/cm2(1 064 nm,10 ns),大大高于物理法制备的HfO2薄膜的激光损伤阈值(8.6 J/cm2,1 064 nm,12 ns).     

反应介质对溶剂热法合成CuInS2纳米晶体的影响

以CuCl2.2H2O为铜源,InCl3.4H2O为铟源,硫脲为硫源,分别以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙二醇、丙三醇、DMF与乙二醇等体积混合为溶剂在190℃下反应12h合成CuInS2纳米晶体。用X射线粉末衍射仪、EDS能谱、场发射扫描电子显微镜和紫外-可见近红外分光光度计对粉体的结构、原子配比、形貌和光吸收性能进行表征。研究表明:以DMF、乙二醇、丙三醇、DMF与乙二醇等体积混合作溶剂均能得到CuInS2纳米晶体,其中混合溶剂中制备的样品性能更佳;强酸体系能改善CuInS2纳米晶体的团聚现象。     

热障涂层用稳定ZrO2基陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究现状．氧化物稳定ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不宜用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料．随着航空发动机技术的发展,稀土铈酸盐陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷．根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对稀土铈酸盐陶瓷材料进行掺杂,可进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,这将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间．     

气体压强对非晶InGaAs薄膜光学常数的影响

论述一种用透射谱包络线法计算非晶薄膜的折射率、消光系数和光学带隙的方法。通过正交实验确定除压强之外的工艺参数,研究压强的改变对薄膜主要光学常数的影响,运用最小二乘法、内插值法在matlab编程基础上,拟合出光学常数曲线,借由观察曲线的特点,分析在低工作气压下,气压的改变对光学常数的影响。     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.     

强激光辐照对无氢DLC膜光学特性的影响

为了探索类金刚石薄膜激光损伤的原因,研究了在激光作用下类金刚石薄膜的光学性能和结构的变化.采用非平衡磁控溅射(Unbalance Magnetron Sputtering,UBMS)在Si基底上制备了无氢类金刚石薄膜(Diamond-Like Carbon,DLC).利用激光损伤测试系统对无氢DLC薄膜进行激光辐照,激光波长为1064 nm,脉宽为10 ns.对辐照前后进行了透过率、激光损伤阈值(Laser-Induced Damage Threshold,LIDT)及拉曼光谱测试.研究结果表明:当激光辐照能量密度从0升高至0.93 J/cm2时,透过率峰值从67.06％降至58.27％;当激光能量密度一定,脉冲次数从0增加至3时,透过率峰值从67.06％降至57.65％,LIDT从0.94降至0.50 J/cm2,通过对Raman光谱进行分析认为辐照过程中sp3向sp2的转变是导致透过率和LIDT降低的重要原因.     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响.实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能.随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象.     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响。实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能。随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象。     

无机化合物RuCl2(depe)2光学非线性研究

应用倍频NdYAG脉冲激光,在波长为532nm,脉冲宽度为8ns的条件下,运用Z-扫描技术研究了无机化合物反二氯[1,2-二(二乙基膦)乙基]钌(RuCl2(depe)2)的三阶非线性光学特性.实验测得RuCl2(depe)2材料的非线性折射率n2的值为5.99×10-11(esu).     

沉积速率对离子辅助蒸发ITO光学性能的影响

选用高纯度ITO颗粒(w(In2O3)∶w(SnO2)=9∶1)作为蒸发膜料、CAB(钙铝钡)红外玻璃为基片,利用离子辅助电子束蒸发技术在不同的沉积速率下制备了光学性能优良的ITO薄膜,并详细讨论了沉积速率对ITO薄膜可见光透过率、禁带宽度、短波截止限、长波截止限及红外区透过率等性能的影响。结果表明:沉积速率对ITO薄膜的光学性能具有重要影响。薄膜的可见光透过率最高可达82.6%,并随沉积速率的升高而降低;禁带宽度随沉积速率的改变在3.75～3.98eV之间变化,短波截止限随着禁带的宽化,向短波方向移动;在红外区,ITO薄膜的平均透过率随沉积速率的上升而明显减小,薄膜等离子波长λp发生蓝移现象。     

热蒸发HfO_2薄膜光学常数表征

薄膜材料库中的光学常数与实际制备的相比有很大差别,精确求解在特定工艺条件下的光学常数对设计和制备多层薄膜具有重要意义。在熔融石英(JGS1)基底上,采用热蒸发沉积方法制备了厚度为330nm的单层HfO_2薄膜,利用分光光度计测量薄膜的透射率和反射率,并采用包络法和光度法分别计算得到230nm~800nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。两种方法确定的HfO_2薄膜厚度分别为331.22nm和331.03nm,两者偏差为0.057%;在266nm处两种方法确定的折射率相差0.011,消光系数相差10-5量级。结果表明,运用包络法和光度法确定HfO_2薄膜光学常数的拟合结果吻合较好,能够相互验证且避免了单一方法求解过程中所产生的误差。     

非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。