1064nm激光高反膜制备及损伤特性研究

发布时间：2017-07-30 14:32

  本文关键词：1064nm激光高反膜制备及损伤特性研究

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【摘要】：反射镜是激光系统中必不可少的光学元件,它的抗激光损伤能力严重影响着激光系统的使用寿命,制约着激光器向高能量、大功率方向发展。为了使激光系统实现稳定的高能量输出,必须对激光高反膜的损伤机理进行深入研究,明确其激光损伤机制,设计并制备出性能优良的抗强激光高反膜。本文以金属-介质高反膜为研究对象,它具有结构简单、反射区域宽、反射率高、机械性能稳定、易于制备等优点。论文通过对薄膜激光损伤理论的分析,设计并采用热蒸发方法在K9玻璃基底上分别沉积了金属银(Ag)和铝(A1)膜,并在金属膜层上加介质保护膜。通过改变沉积过程中基片的温度,研究沉积温度对样片的光学性能和激光损伤性能的影响。基于1-on-1的损伤测试方法、散射光强和图像法损伤判定标准,采用脉宽为10ns的1064nm调Q Nd:YAG脉冲激光器,对金属介质膜的损伤阈值和损伤形貌进行了测试,为后续激光预处理提高高反膜的损伤阈值奠定了基础。实验结果表明,金属银-介质膜的抗激光损伤特性优于金属铝-介质膜。在最优的工艺参数下制备的金属银表面沉积9层介质保护膜时,它在1064nm处的反射率峰值为99.57%,激光损伤阈值为6.91J/cm2。对金属-介质膜进行激光预处理后,其激光损伤阈值比未处理时提高了56%,薄膜的抗激光损伤能力得到了明显的改善。研究结果表明：基于薄膜的激光损伤理论设计激光高反膜的膜系,选择优良的抗激光损伤薄膜材料,在合适的沉积温度下,制备得到的激光金属-介质高反膜,其抗激光损伤特性有一定的改善,对激光高反膜进行激光预处理后可大幅度提高薄膜的激光损伤阈值。
【关键词】：光学薄膜 金属-介质膜 激光损伤机理 激光预处理
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24;TB383.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 激光高反膜的研究现状9-11
• 1.2.1 激光高反膜概述9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.2.3 国外研究现状10-11
• 1.3 本文的主要研究内容11-12
• 1.3.1 主要研究内容11-12
• 1.3.2 研究技术路线12
• 1.4 本章小结12-13
• 2 光学薄膜的激光损伤理论13-21
• 2.1 光学薄膜的性质与损伤的关系13-14
• 2.1.1 光学薄膜的性质13
• 2.1.2 光学薄膜对激光的吸收和散射13-14
• 2.1.3 光学薄膜的驻波场和温度场14
• 2.2 光学薄膜的制备工艺与对激光损伤的影响14-16
• 2.3 光学薄膜损伤机理与损伤判定16-17
• 2.3.1 光学薄膜的损伤机理16
• 2.3.2 高反膜的激光损伤判定16-17
• 2.4 光学薄膜损伤阈值的测试17-20
• 2.4.1 激光损伤阈值的检测标准17-18
• 2.4.2 损伤阈值测试的相关概念18-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 1064nm激光高反膜的设计与制备21-30
• 3.1 膜系设计理论21-24
• 3.2 激光高反膜的制备工艺24-25
• 3.3 薄膜材料的选择25-28
• 3.3.1 材料的热力学性质和机械性能25
• 3.3.2 材料的吸收系数和纯度25
• 3.3.3 实验中选择的薄膜材料25-28
• 3.4 单层金属膜的制备28
• 3.5 介质保护膜的制备28-29
• 3.6 金属-介质膜的制备29
• 3.7 本章小结29-30
• 4 1064nm激光高反膜的性能表征30-50
• 4.1 光学性能和厚度测试30-37
• 4.1.1 Lambda950紫外可见近红外分光光度计30-31
• 4.1.2 单层金属膜光谱特性测试31-33
• 4.1.3 单层金属膜的厚度测试33-35
• 4.1.4 金属-介质膜光谱特性测试35-37
• 4.2 激光损伤阈值测试37-44
• 4.2.1 实验装置的搭建37-39
• 4.2.2 单层金属膜的损伤阈值测试39-41
• 4.2.3 1064nm金属-介质高反膜损伤阈值测试41-42
• 4.2.4 金属-介质高反膜的损伤形貌和特性变化42-44
• 4.3 金属铝膜和金属银膜性能对比44-46
• 4.3.1 金属铝膜和金属银膜性能对比44-45
• 4.3.2 金属铝介质膜和金属银介质膜性能对比45-46
• 4.4 工艺优化及提高损伤阈值的方法46-49
• 4.4.1 工艺改进46
• 4.4.2 对薄膜进行激光预处理46-48
• 4.4.3 提高金属薄膜损伤阈值的方法48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 结论与展望50-52
• 5.1 结论50
• 5.2 展望50-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文56-57
• 致谢57-59

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