光學(xué)薄膜在激光作用過程中的熱吸收與熱應(yīng)力研究.pdf

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

2、結(jié)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(jìn)的顯微測試裝置，研究了多種膜系的強(qiáng)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(qiáng)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(yuǎn)高于對應(yīng)的溶膠-凝膠化學(xué)膜。物理膜具有高吸收下的致密膜層快傳導(dǎo)的熱沖擊效應(yīng)，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(xué)膜則有低吸收下的疏松空隙填充的慢傳導(dǎo)的延緩效應(yīng)，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(qiáng)激光輻照損傷，發(fā)現(xiàn)不同物理膜層之間，損傷