近阈值能量密度下薄膜的激光损伤特点

采用毫米量级大光斑的近单模的激光器,控制入射薄膜表面的激光能量,获得了几种常见单层膜和增透膜的损伤形貌,实验结果表明,薄膜的损伤可区分为熔化型和应力型两种,薄膜表面等离子体对损伤斑点的扩大有重要作用。     

飞秒激光作用下薄膜的阈值损伤到膜层剥落

在飞秒单脉冲激光损伤HfO_2/SiO_2薄膜样品实验中,随着激光能量密度升高,膜层从缺陷导致的点损伤发展到整层剥落,损伤区域轮廓由模糊变清晰.研究表明,尺度在纳米量级的颗粒缺陷会产生局部的场增强效应,该效应与薄膜干涉场叠加,造成了阈值损伤阶段损伤区域出现大量损伤点,且由于飞秒激光对包括缺陷在内的薄膜材料的本征损伤特性,使其损伤行为较为确定,随着激光能量的提升,薄膜出现更大面积的规则烧蚀区,此时干涉场的作用上升到主导地位,膜层的整层剥落行为掩盖了缺陷的诱导作用.     

基板材料对光学薄膜近红外激光损伤阈值的影响

以电子束及电阻热蒸发镀制的TiO2、ZrO2、SiO2、MgF2、ZnS等单层膜及TiO2/SiO2多层膜为例,实验研究了熔石英(SiO2)、蓝宝石(Al2O3)以及氟化钙(CaF2)等不同基板材料对光学薄膜近红外激光损伤阈值的影响,结果发现,对单层膜及增透膜,基板材料对损伤阈值有较为显著的影响,其一般规律是阈值随基板热导率的提高而提高,而对高反膜,基板材料则无甚影响。文章结合体/面吸收研究以及损伤瞬态行为分析,用局部吸收导致热破坏这一机理,较好地解释了上述现象。     

结构对氧化物膜层激光损伤阈值的影响

光学膜层的激光损伤阈值(LDT)通常都明显地低于被镀膜基底。这是由膜层的实际结构决定的,而这种结构与膜层的沉积条件之间有着复杂和敏感的依赖关系。以蒸发和溅射的薄膜为例,对薄膜结构的性质与LDT的关系认真地进行了讨论,以提高损伤阈值。     

光学薄膜激光损伤阈值的智能检测研究

为了解决当前光学薄膜激光损伤阈值检测方法准确性差、可视化和灵活性不理想等难题,提出基于软件测试算法的光学薄膜激光损伤阈值检测方法。首先计算损伤阈值最终不确定度,并将不确定度计算结果代入损伤阈值检测中,然后利构成测量光路,激光在透镜上聚焦照射到待测样品上,根据测试软件程序对激光照射前后的图像进行预处理,判断是否存在损伤,若存在损伤,结合高斯光束理念获取有效光斑面积,最后损伤阈值,并进行了仿真实验,结果表明,该方法检测准确率和可视化程度高,且灵活性强。     

杂质对光学薄膜激光损伤阈值的影响

通过对一系列１０６μｍＨｆＯ２／ＳｉＯ２全反膜样品进行的激光损伤阈值测试,以及二次离子质谱杂质含量测定的结果进行的比较分析,提出了减小膜系制备过程中杂质污染是提高光学薄膜激光损伤阈值行之有效的途径。将理论分析运用于具体生产实践中,获得了令人满意的结果。     

薄膜激光损伤阈值标定技术

为了满足薄膜激光损伤阈值客观、准确、高精度测量的要求, 提出了损伤阈值标定技术。通过互换两个能量探测器位置的试验标定方法, 消除分光镜的分光误差和能量探测器的测量误差, 获得准确的辐照能量。再通过调整两个CCD位置获得相同光斑尺寸的测量方法标定被测样品表面与光斑面积测量面的等效, 并剔除激光光斑中非平顶部分, 获得准确的辐照光斑面积。最后采用最小二乘法对计算得到的能量密度及其对应的损伤几率进行拟合, 获得损伤阈值。通过对TiO₂/SiO₂高反射膜1064nm激光辐照测量实验, 得到23.0164J/cm2的薄膜激光损伤阈值。结果表明, 采用标定技术使薄膜激光损伤阈值的测量精度提高了9.26%, 满足高精度的测量要求。此研究有助于薄膜激光损伤阈值的准确标定。     

强激光对光学薄膜的损伤机理

以光学薄膜在强激光照射下损伤机理的研究为目的，从实验和理论结构探讨了影响损伤阈值的因素及薄膜的损伤机理，从而提出了如何选择高阈值的薄膜的建议。     

光学薄膜激光损伤阈值测试方法的介绍和讨论

目前国内外对光学薄膜激光损伤阈值的测试方法基本上可归纳为3类:国际标准ISO 11254、国军标G JB1487-1992和各单位的企业标准。在简要介绍这些方法的基础上,对各类测试方法的有关内容进行了讨论,并提出尽快与国际标准接轨以及研制并生产这种测试仪器的重要性和迫切性。     

光学元件的激光损伤阈值测量

激光损伤阈值的准确测量是研究高抗激光损伤光学元件的必要条件.分析了激光诱导损伤阈值的不确定度来源,包括激光能量测量、光斑有效面积测量、各能量密度处几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合4个方面.利用统计学原理和线性拟合等理论对不确定度分量及测试结果的相对合成不确定度进行了理论推导和计算.1 064 nm高反薄膜样品的实例分析表明,损伤阈值测量的相对合成不确定度为18.72%.     

激光对非λ/4膜系变反射率薄膜的损伤机理

讨论了高功率激光对非λ/4膜层组成的变反射率光学介质薄膜损伤时的场作用和热作用的物理机理,并对实际膜层的激光损伤阈值进行了测试.理论和实验研究结果证明,激光对该种膜系产生损伤的主要原因是膜层吸收激光能量引起的.     

中红外高激光破坏阈值薄膜的研究

针对中红外波段（尤其是2.94 μm波长）,选择合适的薄膜材料并结合适当的制备工艺参数,优化制备出了几种高破坏阈值2.94 μm激光腔镜。使用了1.06 μm和2.94 μm两种波长的激光对样品进行了破坏阈值实验。通过实验结果进行对比,总结出该波段高破坏阈值光学薄膜的一些独特性质以及镀制要求,得出一套有效地镀制高激光破坏阈值中红外薄膜的方案。所镀腔镜经过自制的自由震荡式长脉宽2.94 μm Er:YAG激光器的使用检验,满足使用要求。     

激光检测技术与光纤二次套塑

在光纤二次套塑生产过程中对光纤余长和直径的控制尤为重要。介绍了一种采用激光检测技术实现对二次套塑工艺中余长和直径控制的方法。     

光学材料的激光损伤及其增强研究

随着激光技术的飞速发展和应用,激光对光学材料的损伤日益严重。本文从激光损伤的机理出发,总结了薄膜和块状玻璃材料的损伤影响因素,损伤机理及破坏形态。最后提出了提高光学材料激光损伤阈值的方法。     

高能激光器中晶体薄膜的研究与特性分析

介绍了用于大功率YAG激光器以及中红外激光器中晶体光学薄膜的用途、特性和制备方法。利用计算机膜系优化软件对膜系进行设计后,得到了损耗小、利于制备、重复性好的膜系结构。为了详细说明,以YAG板条晶体和ZnGeP2晶体为例,讨论了晶体不同工作表面薄膜在研究与镀制过程中的潮解、吸收以及污染等主要技术问题。通过特性测试和激光损伤试验对比,验证了以APS离子源辅助沉积的膜层损伤阈值增加,附着力增强,机械强度和环境稳定性得到了明显改善。目前相关的晶体薄膜应用在两种高能激光器中分别达到了16 kW/cm2和5 kHz下