多层介质薄膜的陡边设计与研究

为达到空间滤波的目的,元件必须具有对角度高反和高透的特性,因为滤波是通过反射元件边缘的高反和高透快速切换来实现的.多层介质膜的反射带边缘具有高反和高透的特性并且具有角度的敏感性,所以多层介质膜反射元件成为组合滤波器件中最有潜力的元件之一.本研究针对多层介质薄膜反射元件的陡边进行设计,提出利用多层介质薄膜反射元件实现滤波的设想,给出角度分辨率和波长分辨率的目标,比较多层介质膜高级次新型反射薄膜、F-P带通滤光片和长波通新型反射薄膜的陡边设计与研究.考虑到元件的抗损伤能力,对归一化电场强度进行计算,得出了高级次新型反射膜和长波通新型反射膜的最佳设计结果.该研究为下一步介质膜组合滤波器的设计和制备奠定了基础.     

宽带高阈值低色散镜的性能研究

宽带高损伤阈值低色散镜是拍瓦激光系统中不可或缺的光学元件。系统性地研究了金属-介质镜、介质镜和组合介质镜的光学性能、色散特性、抗损伤特性以及损伤机理。介质膜能够提高金属膜的损伤阈值,银-介质低色散镜的传输效率和损伤阈值比Au、Al更高;在飞秒激光作用下,金属-介质镜在近损伤阈值处为典型的鼓包形貌,这是由于金属层吸收了大量能量而产生了热应力破坏。在组合介质镜中,保护层HfO₂的存在降低了Ta₂O₅中的电场,初始损伤层被转移至HfO₂中,且在不牺牲反射带宽和色散性能的前提下介质膜的损伤阈值得到了提升。     

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。