光學薄膜在激光作用過程中的熱吸收與熱應力研究.pdf

1、在由激光驅動的慣性約束核聚變的光學系統(tǒng)中，控制光束的光學元件要達到一定的功能，就需要在光學元件基底上鍍制不同材料、不同膜層的薄膜，以滿足光學系統(tǒng)對元件功能的要求。實驗表明，薄膜光學元件的損傷閾值是限制強激光系統(tǒng)功率密度提高的“瓶頸”之一，薄膜激光損傷機理成為該領域的研究熱點。本文利用作者參與建立的用于光學元件強激光損傷閾值測試的散射光損傷閾值標準測試系統(tǒng)，以及用于激光輻照下光學薄膜弱吸收及其損傷動態(tài)過程實時監(jiān)測的表面熱透鏡實驗測試裝置，

2、結合NIKONE600W型NOMASKI相襯顯微鏡、原子力顯微鏡(AFM)和輪廓儀等多種先進的顯微測試裝置，研究了多種膜系的強激光輻照損傷： 1).以K9玻璃為基底，采用離子束濺射沉積和溶膠-凝膠兩種不同方法鍍制的SiO2材料膜層的強激光輻照損傷情況，首次發(fā)現(xiàn)相同基底上離子束濺射沉積物理膜的弱吸收系數(shù)遠高于對應的溶膠-凝膠化學膜。物理膜具有高吸收下的致密膜層快傳導的熱沖擊效應，受基底材料的影響比較明顯，在1.06μm波長、3ns

3、脈寬的泵浦激光參數(shù)條件下，膜層的損傷閾值為21.88J/cm2；而化學膜則有低吸收下的疏松空隙填充的慢傳導的延緩效應，受基底材料的影響要小，相同條件下膜層的損傷閾值為41.61J/cm2。 2).以K9玻璃為基底，采用離子束濺射沉積法鍍制的單層膜(SiO2、ZrO2和HfO2)、多層增透膜(ZrO2/SiO2和HfO2/SiO2)及多層高反膜(ZrO2/SiO2和Ta2O5/SiO2)的強激光輻照損傷，發(fā)現(xiàn)不同物理膜層之間，損傷