CO2 激光辐照下光学薄膜的热畸变研究

采用夏克一哈特曼波前传感器对不同基底材料、不同厚度单层光学薄膜以及不同膜系的多层光学薄膜样品在10．6μm激光辐照下的热畸变进行了实验研究。     

CO2激光辐照下光学薄膜的温度场与热畸变

介绍了光学薄膜温度场的基本理论,利用交替隐型技术,对10.6μm激光辐照下介质薄膜的温度场分布进行了数值模拟和理论分析。在此基础上,利用夏克-哈特曼波前传感器对介质基底样品、不同厚度的介质单层膜样品以及不同膜系的YbF3/ZnSe介质多层膜样品在10.6μmCO2激光辐照下的热畸变进行了实验研究。研究结果表明,激光辐照下光学薄膜样品的温度场分布与辐照激光的光场分布、激光功率以及激光的辐照时间等因素有关。对于10.6μm激光而言,Ge最适宜做基底材料。     

CO2激光器输出窗口的不对称热畸变

本文从理论和实验两个方面研究了ＣＯ２激光器的输出窗口的不对称热畸变及其成因，以及由此引起的光腔失调现象。     

激光辐照光学薄膜研究进展

本文对激光与光学薄膜相互作用的原理做了简要介绍,从激光辐照光学薄膜时产生的光学、热学、声学以及力学效应对薄膜受激光辐照时产生的一系列现象进行分析,综述了国内外对以上效应研究的进展,以及上述研究成果对受高功率激光辐照的光学薄膜设计的指导意义。     

强激光辐照下硅基片超薄多层金属镜的热畸变

对硅基片超薄多层金属镜在CO2 激光辐照下的热特性进行了实验观测与理论分析。给出了超薄多层镜的结构设计方案 ,以及不同激光功率情况下镜面热变形与激光照射时间的关系曲线。结果表明 ,当反射镜吸收功率为 12 0W ,光照时间为 4s时 ,普通硅镜的热变形量为 0 71μm ;同等条件下硅基片超薄多层金属镜最大热变形量仅为 0 2 5 μm。理论计算与实验结果基本相符。     

单口径片状放大器光束波前畸变热恢复研究

给出了在单口径片状放大器 (SSA)实验平台上利用哈特曼波前传感器进行热恢复研究的实验结果。结果表明 ,三片长的SSA双程最大热波前畸变约为 1 1λ峰谷 (P V)和 0 .13λ均方根梯度 (RMS) (λ =6 32 8nm)。实验结果与模拟计算结果进行了相互校核 ,两者符合得较好。     

CO2激光辐照下玻璃表面温度分布实验研究

为了研究激光预热玻璃温度场分布,采用实验和数值计算相结合的方法,利用红外热像仪测温装置,对普通钠钙平板玻璃试件在CO2激光辐照下表面的温度进行了测量,并利用热电偶对红外热像仪进行了校正,得到了真实的温度场,对实验和理论计算进行了比较。结果表明,实验得到的温度变化规律与数值计算基本一致。     

CO2激光透镜

Ⅱ-Ⅵ红外公司宣称其最新的MP-5超低吸收CO2激光透镜是市场上的CO2激光透镜中吸收率最低的。MP-5的专利镀膜设计的典型吸收〈0．10％，据称这能使热畸变更低．可见的透射能减少装配时间，并且容易探测热应力。特殊镀硒化锌膜的聚焦透镜——MP-5的直径为1．5in和2．0in．可提供14种标准可替换透镜与通用的OEM激光器相配。     

远红外光学薄膜的热特性研究

本文采用表面热透镜技术对10.6μmCO2激光辐照下的样品微弱吸收进行了研究,并对实验结果进行了分析。对10.6μm激光辐照下光学薄膜样品中的温度场进行了数值模拟,应用夏克—哈特曼波前传感器对几种不同的基底材料和光学薄膜在10.6μm激光辐照下的热畸变进行了测量。     

4×2×3片状放大器光束动态波前畸变实验研究

利用高空间分辨率的哈特曼波前传感器实验研究了新型阵列式大口径片状放大器的光束波前畸变特性。哈特曼波前传感器的微透镜阵列数为 3 2× 3 2 ,放大器的通光口径为 2 9cm× 2 9cm。在充电电压为 2 0kV、泵浦能密度为 7.2 8J/cm3的条件下 ,得到了放大器端部模块全口径范围内光束波前双程畸变量为 :P -V值为 1.613λ ,RMS值为 0 .3 99λ(λ=1.0 5 3 μm) ,并对实验结果进行了分析和讨论。     

高功率连续波CO2激光辐照加载铝板的研究

对受拉、受压和扭曲加载的LY12铝合金板被连续CO2激光辐照后的热力机械响应、应力状态、变形及破坏等进行了研究,同时研究了各种不同加载形式下的激光辐照破坏的工艺参数范围,分析了激光辐照破坏区的微观结构。研究表明,在激光辐照和机械加载的联合作用下,激光辐照烧斑区产生部分熔化和凹陷,在辐照区的边缘产生裂纹和皱折,最终导致破坏。另外,还具体分析了几种试件的破坏特征。     

CO2激光辐照HgCdTe探测器的实验研究

采用CO2激光分别对PC型和PV型HgCdTe探测器进行干扰实验,得到了不同入射激光功率密度下的响应波形,给出了两种探测器的热效应干扰阈值和饱和阈值,并对实验结果进行了分析。     

高功率CO2激光作用下硅镜热畸变的动态过程研究

以光学干涉方法,实验研究了在CO2激光束入射在硅镜上,硅镜热畸变的动态过程。在变形之初,硅镜镜面的位移量变化迅速。对于一面70mm,厚8mm的硅镜,吸收激光功率140W,作用时间4s时最大挠变形0.76μm.这对于高功率短波长激光器而言是不可忽略的。     

激光量热法测量光学薄膜微弱吸收

按照国际标准ISO 11551研制了用于测量光学薄膜微弱吸收的激光量热装置。典型情况下吸收测量灵敏度优于10-6,测量误差估计为10%左右。在1064 nm波长测量1 mm厚石英玻璃基板的绝对吸收为3.4×10-6,测量灵敏度达到1.5×10-7。测量了不同膜层设计、不同使用角度、不同镀膜技术镀制的全介质高反膜样品;使用离子束溅射(IBS)技术镀制的Ta2O5/SiO2多层0°反射镜的吸收仅为1.08×10-5,而使用离子束辅助沉积(IAD)技术镀制的HfO2/SiO2多层45°反射镜的吸收测量值为6.83×10-5。     

HfO2／SiO2光学薄膜激光损伤阈值的测量

参照国际标准ISO11254及其规范，组建了小口径1064nm激光的损伤阈值测量装置，能对各种光学元件，包括高反膜、偏振膜及增透膜等进行了1064nm激光损伤阈值测量，按损伤阈值测量国际标准的要求，测量了由HfO2/SiO2镀制的1064nm高反膜，偏振膜及增透膜的激光损伤阈值，分析了它们的激光损伤特性，对于10ns的1064nm激光脉冲，高反膜的损伤阈值为12.8J/cm^2，偏振膜为9.8J/cm^2，增透膜为9.2J/cm^2，对于20ns，1ns的激光脉冲，高反膜的损伤阈值分别为15.3J/cm^2和5.75J/cm^2，高反膜的损伤阈值对于ns激光脉冲符合时间定标率τ^0.35。     

热容模式下片状激光介质的热畸变

利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:激光介质中的温度分布和热应力分布与抽运光斑及介质的几何形状密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质中最大拉应力和表面的最大轴向位移随抽运光斑尺寸缩小而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。介质变形和热光效应(折射率随温度变化)是产生波前畸变的主要原因。热应力双折射对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。