虞凤英, 陈乃波[1]2016年在《激光偏振膜的研究进展》文中研究指明偏振膜是高功率激光系统中重要的光学薄膜之一,也是损耗最大的光学薄膜之一,其激光损伤问题一直是限制激光系统向高功率、大能量方向发展的瓶颈之一。研制光学性能优良且具有高损伤阈值的偏振膜,具有重要的现实意义。结合课题小组和国内外同行的研究成果,介绍了激光偏振膜的研究进展,着重总结了偏振膜的优化设计、制备技术以及激光损伤阈值、形貌、成因等方面的研究成果,并展望了未来进一步提高激光偏振膜性能的可能性和有效途径。
赵元安[2]2001年在《激光偏振膜稳定性研究》文中研究表明随着光学薄膜技术的不断发展，光学薄膜器件的应用日益广泛，光学薄膜的稳定性研究也被提到了极其重要的地位。为了解决大功率激光器中激光偏振膜的稳定性问题，本课题从镀膜材料特性、膜系设计、沉积工艺等方面对这一问题展开了深入的研究。 通过对影响偏振膜器件稳定性的各种因素及其物理机理的分析，提出了改善其稳定性的方法。分析了薄膜内电场分布对辐射稳定性的影响，并在此基础上，设计了低损耗的激光偏振膜；从温度场设计的角度出发，利用交替方向隐式原理编制了膜层内温度分布数值计算程序，通过计算薄膜热参数对膜层内温度分布的影响，对沉积工艺进行了相应的调整。根据膜层的柱状多晶结构是引起工作波长漂移的主要因素，利用等离子体辅助沉积制备出了中心波长为1054nm的无漂移偏振膜。 建立了一套完整的阈值测量系统，对制备的偏振膜阈值进行了测量。
黄庆新[3]2008年在《平板激光偏振分光膜的设计与制备》文中指出随着光学薄膜技术的不断发展,光学薄膜器件的应用日益广泛,光学薄膜的研究已被提到了极其重要的地位。为了制备出大功率激光器中激光偏振膜,本课题从镀膜材料特性、膜系设计、沉积工艺等方面对这一问题展开了深入的研究。本文从薄膜光学基本理论和膜系设计理论方面阐述了抗激光损伤薄膜的原理,简要介绍了影响光学薄膜稳定性的各种因素,选用HfO_2、SiO_2作为镀膜材料,试验在Integrity-36全自动真空镀膜机上完成,利用电子束和离子辅助进行沉积镀膜,制备出致密度好、漂移量小、散射少、吸收小的激光偏振膜。在给出测试结果曲线的同时,分析了产生误差的原因。
张蕾[4]2016年在《1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究》文中提出光学薄膜作为高能量、大功率激光系统的重要组成部分,在激光辐照下,最先发生破坏,严重影响激光系统的正常工作。研究光学薄膜的激光损伤阈值问题,对于推动激光向高能量、大功率发展具有重要的意义。离子束溅射,制备出的光学薄膜具有低的吸收、散射损耗,致密性高,环境稳定性好,已成为制备高抗激光薄膜的重要沉积手段,尤其在空间应用领域,优势更加明显。所以,本文针对离子束溅射镀膜制备工艺下的光学薄膜进行损伤阈值的研究。首先从搭建1064nm固体激光薄膜损伤测试平台展开,然后在搭建好的损伤测试平台上,对不同膜系结构的增透膜、双面镀制的增透膜前后膜堆以及45度高反膜损伤阈值进行测量与讨论。具体内容如下:1.通过改变1064nm固体脉冲激光器的腔镜、腔型以及尝试使用平凹柱面镜对光斑进行整形,改善入射到实验片上的光斑的圆度以及强度分布。通过外加偏振光学元件,解决了由于半波片旋转角度,光斑强度畸变的问题。2.为提高离子束溅射制备的1064nm、532nm双波长增透膜抗激光损伤阈值,在基板和空气侧分别加镀半波长厚度的缓冲层和保护层,研究缓冲层、保护层对增透膜抗激光损伤阈值的影响。实验结果表明,半波长的缓冲层、保护层均有助于提高增透膜的抗激光损伤阈值。最后,添加半波长保护层及缓冲层的增透膜损伤阈值由都未添加时的8.14J/cm2上升到17.8621J/cm2,损伤阈值提高了119%。3.采用优化后的膜系结构双面镀制增透膜,对增透膜前后膜堆进行损伤阈值的测量,后膜堆的损伤阈值要低于前膜堆的损伤阈值。根据前后膜堆损伤形貌的不同对损伤阈值的差异进行了解释。4.在光路中,通过旋转半波片的角度改变入射到实验片上的激光偏振态,测量了S、P偏振光分别入射下45度高反膜的损伤阈值。P偏振光入射下光学薄膜的损伤阈值要明显低于S偏振光入射下光学薄膜的损伤阈值。通过损伤形貌的观察以及电场强度的计算得出了损伤阈值差异的原因。
王颖[5]2009年在《中红外激光薄膜的研究与制备》文中研究指明光学薄膜在中红外激光器、红外激光探测等系统中发挥着重要作用,它一方面是保证系统实现设计指标的基础组成部分,同时也是决定系统整体性能、使用寿命和环境稳定性的关键因素。随着中红外激光武器技术的进步,机载激光器和单兵作战武器逐渐向小型化、集成化方向发展,激光系统输出的功率密度、能量密度不断提高,因此需要光学薄膜对激光功率密度、能量密度有更高的承受能力。无论是OPO激光系统还是红外光谱探测系统,都对薄膜的光学性能提出了更为复杂的要求,如系统中常用的激光腔镜、分束镜、增透膜等薄膜元件多需要满足多波段光谱的透反要求,这给薄膜的设计和制备都带了较大难度。尤其红外薄膜多采用牢固性、稳定性较差的软膜材料制备,且厚度远高于同类型可见光波段薄膜,这不仅对薄膜本身的性能稳定性提出了挑战,更为提高薄膜的激光损伤阈值带了更大难题,故而研究中红外激光薄膜的设计和制备工艺具有重要意义。本文重点对中红外薄膜的破坏机理,红外材料性能,激光腔镜和分束镜的设计制备,以及薄膜损伤阈值测试开展了研究工作,主要涉及以下几个方面的内容:1.中红外薄膜热场计算。鉴于红外波段材料吸收是引起薄膜损伤的首要原因,建立和发展了薄膜的热场计算模型。将应用于光子晶体领域的高斯频谱展开法引入热场计算,可分析激光入射角度、偏振态、激光尺寸对不同膜系热场分布的影响,同先前的平面波模型相比,该方法更为接近实际激光入射的情况,也便于深入分析薄膜的热力耦合损伤机理。2.分析了红外薄膜内节瘤缺陷的电磁场增强效应。膜层内缺陷被认为是导致薄膜损伤最主要的因素,针对中红外薄膜内的节瘤缺陷建立了时域有限差分模型,重点研究了节瘤的深度、种子尺寸、激光入射角度、偏振态对场增强的影响。结合SEM试验观察,总结出限制膜层损伤阈值的缺陷特征:对于中心波长为3.8μm的高反膜,种子直径大于3μm的较浅节瘤对激光最为敏感,同时,相对于s偏振态,p偏振态激光能够形成更高的场强峰值。3.对红外薄膜材料特性与工艺关系开展了研究。针对YbF_3,ZnSe和ZnS叁种材料的工艺参数、光学性能、缺陷密度进行了分析,重点研究了沉积温度对YbF_3水吸收带和ZnSe截止吸收带的影响,为下面章节多层薄膜的制备摸索最优工艺参数。4.薄膜应力研究。分析了YbF_3和ZnSe薄膜应力行为的特点,重点关注工艺参数对应力的影响,选择适当的工艺条件保证高低折射率层应力匹配。搭建了一套应力分析系统,该系统通过测量薄膜应力与外界温度的关系分析应力的组成,应力同工艺参数、基板种类的关系。5.中红外多层薄膜的设计和制备。分别设计了应用于OPO激光系统中的输入镜和输出镜,晶体增透膜,以及叁光合一系统中的分束镜。对薄膜设计中遇到的问题和解决方案进行了详细描述,给出了薄膜的透、反射率测量曲线,并对薄膜元件进行了环境试验,分析薄膜破裂同膜系设计之间的关系,最终保证薄膜元件光学特性、环境稳定性均符合系统需要。6.薄膜激光损伤阈值测量。搭建了一套中红外薄膜激光损伤阈值测试系统,详细描述了系统的构成和工作原理,并在测试之前对系统的各项参数进行了测量和标定,包括激光稳定性、靶面处激光半径、激光能量调节标定等。采用该系统对薄膜的损伤阈值进行了测量。
耿康[6]2004年在《多层介质膜光栅掩膜形貌特性的研究》文中进行了进一步梳理本文围绕着多层介质膜光栅的制作展开了理论和实验的研究，主要内容包括以下几个方面： 首先介绍了研究惯性约束核聚变(ICF)的意义和国际上脉冲压缩光栅(PCG)的研究进展。对光栅电磁场的严格矢量理论给出了详细的介绍，并且对其中较为常用的两种方法做出对比，最终选择了C方法作为本课题的数值计算的理论基础。 全息干涉是目前制作ICF脉宽压缩光栅的唯一有效方法。因此，文章对多层介质膜光栅的设计及运用全息法制作多层介质膜光栅给出了详细的介绍，并对其中的难点做出了分析。 最后论文尝试性地提出了多层介质膜脉冲压缩光栅的检测原理及方法，在基于C方法数值拟合与计算的理论研究及分析的基础上，探索性地提出了通过测量脉冲压缩光栅某级衍射光的光谱分布来判断光栅掩膜形貌的研究思路，以期达到检测多层介质膜脉冲压缩光栅质量的目的；并根据这一研究思路对以多层介质膜为基底的光栅掩膜进行了实验测量和理论对比分析，并分析了测量结果对掩膜形貌检测的指导作用，为深入进行多层介质膜脉冲压缩光栅掩膜的质量评价及检测的研究工作奠定了基础。
参考文献：
[1]. 激光偏振膜的研究进展[J]. 虞凤英, 陈乃波. 激光杂志. 2016
[2]. 激光偏振膜稳定性研究[D]. 赵元安. 四川大学. 2001
[3]. 平板激光偏振分光膜的设计与制备[D]. 黄庆新. 长春理工大学. 2008
[4]. 1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究[D]. 张蕾. 中国科学院研究生院(光电技术研究所). 2016
[5]. 中红外激光薄膜的研究与制备[D]. 王颖. 浙江大学. 2009
[6]. 多层介质膜光栅掩膜形貌特性的研究[D]. 耿康. 苏州大学. 2004