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。     

光学薄膜激光损伤的光斑效应研究

采用两种不同的激光损伤阈值定义,对光学薄膜激光损伤的光斑效应进行了详细的实验研究。     

熔石英亚表面杂质对激光损伤概率的影响

基于Mie理论和热传导方程,结合ICP-OES对熔石英亚表面杂质粒子的主要成分测量,建立了计算吸收性杂质粒子诱导熔石英光学元件表面损伤概率的模型。通过该模型理论研究了不同种类的杂质粒子诱导损伤所需的临界能量密度随粒子尺寸的变化,以及不同尺寸分布的杂质粒子诱导熔石英表面的损伤概率。通过损伤实验测试获得了不同光斑尺寸的355 nm激光辐照作用下熔石英表面的损伤概率,与理论计算结果进行对比,在相同粒子分布参数下,分析了三种杂质粒子对损伤概率的贡献（Cu Al CeO2）。通过该模型能够分析光学基底或薄膜亚表面中不同潜在的杂质吸收性粒子对光学元件损伤概率的影响。     

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.     

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。     

激光聚焦熔石英表面产生击穿的热力学效应分析

利用纳秒激光脉冲辐照熔石英玻璃产生击穿的方法,仔细观测了熔石英表面损伤的微观形貌,并基于激光击穿过程的热力学效应对损伤机理进行了研究。研究表明:激光脉冲能量的沉积主要是基于激光等离子体的逆韧致吸收效应,高温高压等离子体是导致熔石英玻璃损伤的主要因素;熔石英玻璃在击穿过程中伴随着温度升高、材料熔化、气化以及电离等过程,这些效应使得玻璃发生相变以及断裂,而冲击波效应会使得相变材料发生去除辐照区周围玻璃发生剥离而形成大范围的坑状破坏点。     

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。     

光学薄膜激光损伤的波长效应

本文报道了采用三种波长的单横模脉冲激光对ZrO_2、TiO_2和Ti_3O_5的单层膜和多层膜的激光损伤阈值和损伤形貌。研究了损伤阈值与波长的关系。     

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。     

表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤

在高功率激光系统中,光学薄膜元件表面杂质和体内节瘤缺陷是导致薄膜元件损伤的关键因素。通过建立强激光连续辐照下光学薄膜元件的热分析模型,分析在不同激光辐照时间和功率密度下,表面杂质和节瘤缺陷对光学薄膜元件损伤的影响及其规律。结果表明,在强激光连续辐照下,当表面杂质粒子尺寸处于一定范围内时,随着杂质粒子尺寸的增大,薄膜元件上的最高温度随之升高,且大而浅的节瘤缺陷种子对膜层的温升影响较大。随着激光功率密度的提高和激光辐照时间的增长,表面杂质造成薄膜元件热熔融损伤的粒子尺寸范围越大,节瘤缺陷造成薄膜元件热熔融损伤的种子深度和尺寸范围也越大。     

LD泵浦全固体激光器用光学薄膜的研究进展

介绍了二极管泵浦固体激光器（DPSSL）使用的一系列光学薄膜。由于DPSSL的泵浦波长与输出波长不同，泵浦方式、腔型结构及使用的激光材料种类繁多，因此所涉及的薄膜类型也多种多样，包括许多新型截止滤光片、增透膜、高反膜和偏振膜等。分析了此类薄膜元件设计和制备中的关键技术难题，同时对该领域国内外的研究现状进行了报道。     

光学薄膜抗激光损伤的测量

本文着重介绍1.06μm波长固体脉冲激光器对各种光学薄膜抗激光损伤性能的研究。作为研究方法它可以在其它波长、其它类型激光器对光学薄膜抗激光损伤的研究中作为借鉴。     

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。     

1064 nm激光脉冲致光学薄膜分层剥落损伤特性

研究了1064 nm激光辐照致光学薄膜分层剥落的损伤特性及其抑制手段。从光学薄膜的界面结构出发分析了温升在分层剥落产生过程中的作用,从理论上得出了剥落面积与辐照脉冲能量之间的关系式并通过实验进行验证,间接证明了分层剥落的成因;对分层剥落的抑制、改善方法进行了理论探讨与实验,证明亚阈值能量脉冲预辐照之后剥落面积明显减小,并且在一定范围内预辐照脉冲的能量密度越高相应的效果越明显,对作用机制给出了定性解释。     

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。     

几种紫外薄膜材料的光学及损伤特性分析

为进一步改善大型固体激光器3倍频用薄膜的光学及损伤特性,利用不同的测试方法系统对比研究了电子束蒸发方式制备的几种紫外薄膜的光学常数、晶体结构、表面粗糙度以及弱吸收和其激光损伤特性间的相互关系。研究表明：薄膜的弱吸收和其禁带宽度共同制约了其激光损伤阈值,而薄膜因晶相结构的产生而增大的表面粗糙度对其激光损伤阈值无影响。大弱吸收的薄膜其损伤表现为非常微小的吸收点向外扩张构成的较大的破坏点,而低弱吸收的薄膜其损伤则表现为瞬间吸收引起大的损伤。     

HFCVD方法沉积金刚石薄膜的生长研究

本文讨论了金刚石薄膜应用于光学领域所遇到的问题，研究了热丝ＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）方法生长应用于光学膜的金刚石薄膜过程中，衬底表面的预处理和沉积条件如碳源浓度、衬底温度等对制备腹晶粒尺度和晶粒间界以及膜表面形貌的影响．     

Growth-Temperature-Controlled Optical Properties of Textured MgxZn1?xO Thin Films

Pulsed laser deposition was used to grow magnesium zinc oxide thin films on amorphous fused silica substrates at several temperatures between room temperature and 750°C. In this study, the effect of growth temperature on the optical properties of textured Mg _x Zn_1−x O thin films was examined. The optical properties of the films were measured using absorption and photoluminescence spectrometry. Absorption spectra revealed that the bandgap values of textured Mg _x Zn_1−x O thin films were enhanced in films grown at higher temperatures. The absorption spectra near the absorption edge were fitted using the Urbach equation in order to investigate the effects of growth temperature on exponential band tail and bandgap. The photoluminescence spectra were measured for magnesium zinc oxide thin films deposited at 250°C, 350°C, 450°C, 550°C, and 650°C. The film grown at 350°C provided the highest excitonic peak intensity. On the other hand, the film grown at 250°C exhibited the lowest excitonic peak intensity. The excitonic peak intensity was considerably reduced in magnesium zinc oxide thin films grown at temperatures greater than 350°C. The ability to perform substrate-temperature-dependent bandgap engineering of Mg _x Zn_1−x O will enable use of this material in next-generation optical and optoelectronic devices.     

氧分压对脉冲激光沉积SrTiO_3薄膜性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在不同氧分压下于LaAlO3(100)基片上成功制备了SrTiO3(STO)薄膜。通过测试,表征了薄膜的微观结构、表面形貌和光学特性。研究表明,对于利用PLD法制备STO薄膜,氧分压是重要的工艺参数。随着氧分压的降低,薄膜的结晶性变好,并发生由立方晶系到四方晶系的形变;氧分压升高,薄膜晶粒尺寸变大、数目变少,薄膜的厚度减小。薄膜在400~2500 nm的可见光和红外波段呈现较低的光学吸收。在5,10和15 Pa氧压下制备的STO薄膜的能隙宽度分别约为3.84,4.13和4.05 eV。这为STO薄膜进一步的制备与分析提供了良好的实验数据支持。     

热致NiOx薄膜的结构和光学性质变化

利用直流磁控反应溅射技术制备了氧气和氩气的分压比为5∶100的NiOx薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和光谱仪研究了热处理对薄膜的微观结构和光学性质的影响,并对沉积态薄膜的粉末进行了热分析。沉积态的NiOx薄膜在262℃时开始分解,导致NiOx薄膜的透过率增加和反射率降低。X射线衍射和示差扫描量热曲线(DSC)分析表明,在热处理过程中并无物相的变化,光学性质的变化是由于NiOx薄膜热分解引起薄膜表面形貌发生变化而引起的。通过Kissinger公式计算出热分解所需克服的活化能为230.46kJ/mol,显示出很好的热稳定性。NiOx薄膜的热稳定性和热处理前后在波长为405nm处高的反射率差值,使其很有可能成为可录蓝光光盘的记录介质。