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激光预辐照提高ZrO2薄膜损伤阈值的研究杨利红;师薇;苏俊宏;徐均琪;王鸿【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2012(032)002【摘要】为了探究激光预辐照的工艺参数对提高光学薄膜抗激光损伤性能的影响,在1064nm的Nd∶YAG激光器组成的薄膜阈值测试平台上,对电子束热蒸发镀制的ZrO2单层薄膜进行了小光斑扫描的激光预处理.研究了不同能量阶单次扫描、单一能量阶多次扫描及不同能量阶多次扫描的激光预辐照对薄膜损伤阈值的提高效果.结果表明:不同能量阶单次扫描中,提高阈值效果最好的是采用原始样片损伤阈值的39％的能量扫描,可提高阈值13％;采用39％的阈值能量阶进行了多次预辐照实验,扫描3次效果最好,阈值提高了56％;在能量递增的多次预辐照实验中,递增能量多次预辐照与单一能量阶多次预辐照的预处理效果相似..【总页数】6页(P93-98)【作者】杨利红;师薇;苏俊宏;徐均琪;王鸿【作者单位】西安工业大学光电工程学院,西安710032;西安工业大学光电工程学院,西安710032;西安工业大学光电工程学院,西安710032;西安工业大学光电工程学院,西安710032;西安工业大学光电工程学院,西安710032【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.提高光学薄膜激光损伤阈值的途径 [J], 占美琼2.氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响 [J], 张东平;赵元安;范树海;高卫东;邵建达;范正修3.退火对ZrO2薄膜微结构及激光损伤阈值的影响 [J], 田光磊;黄建兵;贺洪波;邵建达4.脉冲激光辐照ZrO2薄膜剥落的研究 [J], 张玉刚;赵建君5.飞秒激光辐照双层金属薄膜损伤阈值的理论分析 [J], 齐莹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1064 nm激光入射角度对HfO_(2)薄膜材料损伤特性的影响研究张凯荣;苏俊宏;吴慎将【期刊名称】《真空科学与技术学报》【年(卷),期】2024(44)5【摘要】脉冲激光参数及其与物质作用方式,对薄膜材料的损伤过程与损伤识别至关重要。
以单层HfO_(2)薄膜为对象,研究了改变波长为1064 nm、脉宽为10 ns 的脉冲激光入射角度对薄膜材料损伤特性的影响。
利用COMSOL对激光以不同入射角度作用于薄膜时的温度场变化,以及薄膜表面光斑形状的变化进行了仿真。
以1-on-1测量方式,选择入射角度分别为0°、30°、45°、60°对样品进行测试,获得了各入射角度下的薄膜损伤形貌,用光学显微镜和白光干涉仪对其进行表征,对实验观察结果与仿真结果进行了分析对比后可知:相同激光功率条件下,随着激光入射角度变大,在薄膜表面的光斑图像逐渐变成椭圆光斑,光斑中心最高温度降低,损伤斑的横向和纵向尺寸均变大,横向尺寸变化尤其迅速,薄膜损伤面积变大,损伤最大深度变浅,激光损伤阈值增大,抗激光损伤能力变强。
【总页数】11页(P452-462)【作者】张凯荣;苏俊宏;吴慎将【作者单位】西安工业大学光电工程学院【正文语种】中文【中图分类】O348.11【相关文献】1.单晶硅材料的1064nm Nd:YAG脉冲激光损伤特性研究2.用1064nm激光增强HfO2/SiO2薄膜的抗激光损伤能力的实验研究3.ALD氧化铝单层膜1064nm激光损伤特性研究4.入射角度对远红外与激光兼容伪装光子晶体薄膜特性的影响研究5.40 keV质子辐照对HfO_(2)/SiO_(2)高反射薄膜激光损伤性能影响试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多层介质膜脉冲压缩光栅激光损伤特性研究进展邱志方;王敏辉;蒲云体;马平【摘要】According to domestic and worldwide research situations of the multi-layer system,the research progresses of their laser induced damage characteristics are introduced in the present paper.The introduction mainly includes the damage characteristics of multilayer dielectric films,the damage characteristics of surface relief structure and the corresponding influence factors.Among them,the influence of groove structure,fabrication process,laser parameters,pulse number,thermal stress and impurity defect on the laser damage characterizes of the dielectric film grating are discussed in details.Finally,from the aspects of structure design,preparation process and post treatment etc.,the commonly used methods to improve the laser damage threshold of the multilayer dielectric grating were presented.%本文结合国内外研究情况,概括性介绍了用于啁啾脉冲放大系统中的多层介质膜脉冲压缩光栅的激光损伤特性研究进展,包括多层介质膜的损伤、表面浮雕结构的损伤,以及介质膜光栅损伤的影响因素.在关于介质膜光栅激光损伤的影响因素中又分别介绍了槽型结构、制备工艺、激光参数、脉冲数量、热应力和杂质缺陷对其抗激光损伤阈值的影响.最后,从结构设计、制备工艺以及后期处理等方面,介绍了提高多层介质膜光栅抗激光损伤阈值的常用方法.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)002【总页数】10页(P329-338)【关键词】多层介质膜脉冲压缩光栅;激光损伤;影响因素;损伤阈值【作者】邱志方;王敏辉;蒲云体;马平【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070;武汉船用电力推进装置研究所,特种电池事业部,湖北武汉430070;中国工程物理研究院,激光核聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院,激光核聚变研究中心,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】O484应用于啁啾脉冲放大系统中的脉冲压缩光栅是大能量、高功率激光系统中提高输出功率的重要光学元件。
第15卷 第6期 强激光与粒子束Vol.15,No.6 2003年6月 HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS J un.,2003 文章编号: 100124322(2003)0620538205高反射膜激光零几率损伤阈值的实验研究Ξ刘 强1, 林理彬1, 甘荣兵1, 唐方元1, 扎西次仁1,2(1.四川大学物理系,四川成都610064; 2.西藏大学数理系,西藏拉萨850000) 摘 要: 在确定光学薄膜激光损伤阈值的实验数据处理过程中,发现一些样品的数据点分布偏离直线型式。
对此,用国际标准规定的零几率来确定损伤阈值的同时,对测试数据点采用了不同的非直线拟合,也得到一个零几率损伤阈值。
比较两者差异,并与实验测试结果对照,发现这些样品采用非直线拟合得出的零几率损伤阈值与实际情况更接近一些。
关键词: 镀膜; 测试; 拟合方式; 零几率损伤阈值; 阈值比较 中图分类号: TN24 文献标识码: A 在高功率激光系统中,需要具有不同功能的光学元件,如高反镜、增透镜等。
这就需要在元件基片上镀以不同的介质薄膜,以提高或改善光学元件的性能。
在实验中发现,光学元件的激光损伤(尤其是光学膜层的激光损伤)限制了激光系统输出的最大功率。
因此,为了提高和评价光学元件的抗激光损伤能力,光学元件的激光损伤机理研究和激光损伤阈值的测定已成为惯性约束核聚变研究中的重要课题之一,研究人员给予了广泛关注并做了大量研究,取得了许多成果。
人们对激光阈值的测试方法进行了大量研究,包括显微观测法、光热光声法、扫描电镜法、干涉法、全息探测法、等离子体闪光法、雾气法[1]、散射光法[1,2]和透射反射法[3]等等。
相对说来,对实验数据的处理(处理方法不同,直接影响阈值确定)研究的很少。
比如,对同一类样品,各实验者所测定的损伤阈值之间的可比性差。
确定零损伤阈值的国际标准颁布后,这种状况有了较大改善。
然而,由于受众多因素的影响,即使按规定的测试方法对同一类样品进行测试,不同实验室测出的阈值结果仍有一定差异,对此有待深入研究。
第11卷 第4期强激光与粒子束V o l.11,N o.4 1999年8月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S A ug.,1999 文章编号:1001-4322(1999)04-0413-05波长1064nm脉冲激光高阈值反射膜的研制Ξ付雄鹰,孔明东,胡建平 范正修 (成都精密光学工程研究中心,成都610004) (中国科学院上海光机所,上海201800) 摘 要: 研究H fO2 Si O2高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀H fO2、反应离子辅助蒸镀H fO2、反应离子辅助蒸镀金属H f的源材料形成H fO2薄膜。
采用这三种工艺制备了H fO2 Si O2高反射膜,在中心波长1064nm处,反射率R≥99.5%,其中反应蒸镀H fO2 Si O2高反射膜损伤阈值最高,可达60J c m2(1064nm,5n s)。
关键词: H fO2 Si O2反射膜;激光诱导损伤阈值;电子束蒸发;等离子辅助沉积 中图分类号:TN24 文献标识码:A 国外自七十年代便开始对高功率激光薄膜进行研究,发现影响激光薄膜的阈值因素比较复杂,大致可归结为如下因素:辐射条件(激光波长、脉宽、重复频率、光斑大小和激光模式)、薄膜的光学特性(折射率、吸收和散射)、力学特性(应力、附着性、弹性、密度、微孔)、热学性能(传导、热容)、化学组份(化学计量配比、杂质)、结晶特性(多晶、结晶度、非晶)、微结构(颗粒尺度、孔穴、晶界、节瘤缺陷)、表面形貌(粗糙度、缺陷、裂痕、表面杂质、基片处理)、膜层设计(电场分布、梯度渐变膜层、在规整膜堆中增加密封和缓冲层)、环境影响和使用处理(环境气氛、激光预处理、水成份、灰尘、清洁等)。
牵涉到激光损伤因素的复杂性还反映在影响阈值的因素对不同材料、膜层组合、沉积技术和激光参数是不确定的[1]。
尽管如此,美国LLNL对未经激光预处理的高反射膜,损伤阈值可达20J c m2以上,甚至可达40J c m2,经过激光预处理后,个别样品可达60～70J c m2(1064nm,3n s)[2] 。
第13卷 第5期强激光与粒子束V o l.13,N o.5 2001年9月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S Sep.,2001 文章编号:100124322(2001)0520529204HfO2 Si O2高反射膜的缺陷及其激光损伤Ξ胡建平, 陈 梅, 付雄鹰, 柴 林(成都精密光学工程研究中心,四川成都610041) 摘 要: 用原子力、N o r m ask i和扫描电子显微镜等分析仪器,对高损伤阈值薄膜常采用的H fO2Si O2薄膜进行了表面显微图象研究,分析了薄膜常见的表面缺陷,如节瘤,孔洞和划痕等。
薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明,不同缺陷的抗激光损伤能力大不相同,节瘤缺陷最低,约为15J c m2,薄膜的损伤阈值主要由其决定,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高,约为节瘤的2～3倍。
节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似,激光再损伤能力也相似。
低能量密度的激光把节瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一。
关键词: H fO2 Si O2高反射薄膜;表面缺陷;激光损伤 中图分类号:TN24 文献标识码:A 薄膜的缺陷与薄膜的抗激光损伤能力密切相关,是降低薄膜激光损伤阈值的主要原因,薄膜在镀制过程中所造成的缺陷主要有应力缺陷,结晶状态(单晶,多晶等),微结构(杂质颗粒,节瘤,孔洞等)缺陷等[1～7]。
H fO2 Si O2薄膜的不同缺陷对薄膜的激光损伤阈值有不同的影响,并且所对应的激光损伤能量密度也不相同,节瘤缺陷的激光损伤能量密度最低,薄膜的激光损伤阈值基本由节瘤缺陷所决定。
本文针对我们镀制的H fO2 Si O2高反薄膜,通过原子力显微镜(A FM),N o r m ask i显微镜和扫描电镜(SE M)等,分析了薄膜的节瘤、孔洞及划痕等缺陷的形貌特征,及其激光损伤特性。
1 薄膜的缺陷 为了提高薄膜质量,增强抗激光损伤能力,应消除薄膜中的各种缺陷,但在薄膜镀制过程中,以现有技术不可能根除缺陷的产生,只能采取适当的方式,减少各种缺陷的产生。
HfO2/SiO2多层高反膜激光预处理技术研究*代福杨李茗成都精密光学工程研究中心610041摘要：激光预处理是提高薄膜元件抗激光损伤阈值的重要手段，本文采用不同的光斑移动距离，对电子束蒸发制备的HfO2/SiO2多层高反膜进行了单步及多步预处理。
结果表明，为了使薄膜不产生损伤，预处理最高能量密度最好不超过薄膜零几率损伤阈值（E0）的90%。
相同预处理效率下进行的单步预处理对提高光学薄膜抗激光损伤阈值的效果比多步预处理好；对HfO2/SiO2高反膜进行98.4%能量覆盖的两步预处理后薄膜损伤阈值提高81%；控制薄膜的缺陷源，初始物质应采用金属Hf。
文章最后还对光学薄膜激光预处理机理进行了探讨。
关键词：激光预处理；缺陷；能量覆盖；高反射膜中图分类号：TN249 文献标识码： A在ICF系统中需要大量不同尺寸的光学元件，这些光学元件包括用于倍频的KDP晶体、透镜、偏振器及各类反射镜。
其中，尺寸在0.5 m~1.0 m之间，镀有HfO2/SiO2的反射镜及偏振片多达1600多件。
目前，几乎所有的这些大口径光学元件均采用电子束蒸发的方式制备。
由于电子束蒸发具有沉积速率较快、薄膜致密度相对较低、与基板的附着力较差的特点，也使得大口径光学薄膜元件抗激光损伤阈值在现有的工艺条件下得不到明显改善。
激光预处理是在光学薄膜成膜后采用相比薄膜激光损伤阈值较低的激光能量对其进行多次辐照，以修复薄膜中的缺陷或改善薄膜的结构，从而达到提高光学薄膜激光损伤阈值的一种行之有效的方法[1~5]。
实验表明，电子束蒸发制备的HfO2/SiO2多层高反射膜经激光预处理后损伤阈值可得到2~3倍的提高[6~8]。
这也为ICF系统的研制成功提供了必备的基础。
尽管，激光预处理已经有了相当长时间的研究，但其机理却仍没有得到共识，之前的研究集中在激光预处理去除薄膜表面的灰尘及水分，激光预处理去除薄膜内的电子缺陷等，但普遍认为，激光预处理与薄膜表面的节瘤缺陷去除有关，预处理过程就是要选择适当的激光能量密度以减少这种限制激光损伤阈值提高的缺陷密度。
损伤阂值是不依赖丁．辐照的激光脉冲数目的，并且在激光预处理后也没有表现出明显的闽值增强效果。
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图２．预处理前后样品的损伤闽值结采
３．２．损伤形貌分析
图３是在激光预处理前后样品的典型的损伤形貌。
可以看出，所有的损伤行为都是缺陷导致的损伤，但不同类型薄膜的损伤形貌义存在较人的差异。
高反膜是以缺陷为中心发展成的一个平底坑装破斑，并且达到同样的破坏程度，激光预处理后的样品所需能量密度要高丁朱处理样品。
减反射膜的损伤行为是以缺陷为中心发展形成的烧蚀状。
图３．样品的损伤形貌
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