光學(xué)介質(zhì)薄膜的激光損傷特性研究.pdf

1、光學(xué)薄膜元件是激光系統(tǒng)中極其重要的組成部分，對(duì)于大功率高能量激光系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，激光薄膜的性能一直是限制其向更高能量或更高功率發(fā)展的瓶頸之一。同時(shí)，薄膜元件也是紅外窗口及導(dǎo)彈導(dǎo)引頭等的重要組成部分，激光武器對(duì)薄膜元件的破壞可能造成光學(xué)系統(tǒng)的功能失效。因此，研究薄膜抗激光損傷特性，不斷提高其損傷閾值，對(duì)改進(jìn)激光系統(tǒng)，擴(kuò)展其在科研及生產(chǎn)中的應(yīng)用，具有重要的實(shí)際價(jià)值，同時(shí)也成為發(fā)展激光防衛(wèi)武器的基礎(chǔ)。
　　 本文從材料優(yōu)化的角度入手，采用搭

2、建的激光損傷閾值測(cè)試平臺(tái)，對(duì)多種光學(xué)介質(zhì)薄膜材料的激光損傷特性進(jìn)行了研究。對(duì)光學(xué)薄膜損傷機(jī)理的研究表明：薄膜材料、厚度、激光波長(zhǎng)和脈沖寬度均會(huì)影響薄膜的損傷閾值。基于文獻(xiàn)分析和對(duì)比，結(jié)合材料自身的物理特性發(fā)現(xiàn)：材料的禁帶寬度與激光損傷閾值密切相關(guān)，一般禁帶寬度越大，損傷閾值越高；對(duì)于大多數(shù)材料，熔點(diǎn)、機(jī)械強(qiáng)度與損傷閾值具有正相關(guān)性。采用離子束輔助熱蒸發(fā)技術(shù)，在K9玻璃上制備了單層HfO2、ZrO2和SiO2薄膜。基于1-on-1損傷測(cè)試

3、方法、散射光強(qiáng)和相襯顯微法損傷評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，利用1.064μm調(diào)QNd：YAG脈沖激光器，脈寬為10ns，對(duì)薄膜的激光損傷閾值和損傷形貌進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：沉積這三種薄膜時(shí)束流大小是影響損傷閾值的主要因素，HfO2的損傷閾值隨著束流的增大先增大后減??；制備的HfO2損傷閾值最大為4.25J/c㎡，退火后的損傷閾值明顯提高；損傷形貌分析顯示出，在同一激光能量下，HfO2比ZrO2的抗激光損傷能力強(qiáng)。論文還研究了MgF2、BaF2和YF3的激