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。     

基于分光光度法的差分信号精确测量高反镜反射率

目前,高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%～99.99%的样品,现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置,采用双光路测量方法,通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比,信号差值本身相对较小,因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10^-5,与光腔衰荡法进行对比,测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度,满足99.9%～99.99%反射率的精确测量需求。     

环境气氛及气压对增透膜真空激光损伤的影响

利用1-on-1损伤测试方法,测试了真空和空气、氧气、氮气、氦气环境下在波长为1064 nm处增透膜(ARF)的激光损伤阈值和损伤形貌.结果表明,真空环境下的损伤阈值明显低于大气环境下的损伤阈值,真空环境下的破斑形貌也与大气环境下的破斑形貌有显著差异.在真空环境下存入一定量的氧气、氮气和氦气后薄膜的损伤阈值都得到提高,但存入的气体的种类及气压不同,损伤阈值与破斑形貌也不尽相同.     

熔石英抛光表面结构的蚀刻和热处理表征

利用HF蚀刻和热处理,结合原子力显微(AFM)分析,对传统抛光和磁流变抛光的表面结构进行了表征。为了分析热处理凸起的形成源,抛光表面在热处理前分别采用超声清洗、化学沥滤和HF蚀刻三种不同的表面处理技术进行处理,去除了不同表面材料。蚀刻形貌和热处理形貌及其关联性表明,传统抛光表面存在着大量纳米级缺陷,这些缺陷由易于诱导激光损伤的纳米级微裂纹和颗粒状分布的抛光杂质组成。结合抛光机制的分析,建立了传统抛光表面的微裂纹-颗粒杂质结构模型。     

激光预处理对增透膜阈值的影响

激光预处理是提高光学薄膜激光损伤阈值的有效方法之一。本文就激光预处理前后增透膜损伤阈值的变化、破斑深度的变化、膜层中电场分布情况，分析了激光预处理对阈值的影响及原因。     

高性能偏振膜的研制

综述了国内外科研人员在高性能偏振膜的研制方面开展的工作,主要涉及偏振膜光谱性能、抗激光损伤阈值和膜层应力控制等方面的研究。针对我国神光系列装置对偏振膜的性能要求,简述了中国科学院上海光学精密机械研究所采用电子束沉积技术在光谱性能、损伤阈值和面形精度三个方面开展的研究工作。给出了在薄膜设计、制备和后处理等方面进行的研究和取得的进展。结合上述研究成果,得到了低缺陷密度、低应力的高性能偏振膜。由本科研团队研制的布儒斯特角薄膜偏振器在在2012年和2013年SPIE激光损伤国际会议(SPIE Laser Damage)组织的全球性偏振膜激光损伤阈值水平竞赛中连续取得了p分量损伤阈值和平均损伤阈值最佳的结果。另外,通过解决应力诱导膜层龟裂的重大技术问题,在国内首先推出了大口径偏振片,该大口径偏振片满足透射率TP98%,反射率RS99%的光谱性能要求和17J/cm2(9ns)的通量运行要求,有力支撑了我国SGII-UP大型激光装置的稳定运行。     

基于高斯脉冲激光空间分辨测量光学元件表面激光损伤阈值研究

提出一种基于高斯脉冲激光空间分辨测量光学元件表面激光损伤阈值的方法。通过设定激光能量密度差对高斯光斑进行能量密度分区,统计并分析每个能量密度分区的能量密度以及损伤密度分布,设定一个零损伤密度所对应的激光能量密度作为所测样品的激光损伤阈值。同时利用国际标准1-on-1激光损伤阈值测试方法对同一样品进行激光损伤阈值测试,并将两种测试方法获得的损伤阈值进行了比较分析,证明基于高斯脉冲激光空间分辨的激光损伤阈值测试方法,解决了国际标准1-on-1激光损伤阈值测试中将高斯光斑内空间能量密度以及损伤点的不均匀分布等效地视作均匀分布所带来的问题。     

飞秒激光作用下金膜的微观特性变化

用磁控溅射的方法在石英基底上制备了金(Au)膜,研究了Au膜在近激光损伤阈值(LIDT)飞秒脉冲激光辐照下的物相结构和表面形貌。结果表明:所制备的Au膜为(111)面取向生长的薄膜;近LIDT的激光辐照使辐照区的Au膜形成大晶粒,并由(111)单一取向变为多晶结构;Au膜晶粒尺寸的增大会导致表面粗糙度增加。实验结果为明确Au膜在飞秒激光作用下的损伤过程及后期应用提供了依据。     

光学薄膜元件的激光预处理技术

激光预处理技术作为一种提高激光约束核聚变装置中光学元件损伤阈值的有效方法,有重要的使用价值和学术价值。介绍了激光预处理的研究现状,重点介绍了小光斑光栅扫描预处理的方法及其应用,以及应注意的问题。讨论了几种被广泛认可的预处理增强机理,并对激光预处理技术进行了展望。