278nm全固态激光系统光学薄膜的研制
发布时间：2021-10-02 01:59
激光作为20世纪最伟大的发明,已经成为国家综合实力的象征之一。由于紫外全固态激光器体积小、能量大、光束质量高以及工作稳定性好等优点,在国防、精密加工、医学和科学研究等领域得到了广泛应用。基于CBO晶体优良的特性,278nm全固态激光系统有望成为一种可实用化高功率新型短波紫外全固态激光源。本文根据278nm全固态激光系统技术要求,在JGS1基底上,选择金属铪和UV-Si O2作为薄膜材料,研制了一种倍频分离膜和高反膜用于二倍频激光和四倍频激光的分离。在分析了光谱性能随膜系周期变化规律的基础上,结合电场强度对薄膜激光损伤阈值和光学损耗的影响,完成了膜系的优化设计。借助多种测试手段及分析软件,通过对比实验优化了薄膜沉积工艺,减小了由于工艺因素引起的光学损耗。通过对薄膜制备工艺进行探究,制定了详细的基底清洗流程;设置了使膜料充分预熔的程序;选择了合适的膜厚监控方式;优化了离子源清洗和辅助沉积的工艺参数。通过对试验片光谱反演,分析出造成误差的主要因素,制定了降低膜厚控制误差的有效方案。当入射角为45°时,最终制备的倍频分离膜在278nm处的透过率为98.82%,556nm波长处反射率为99.80...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光的应用不同波长的激光有不同的应用需求，尤其是在军民两用领域有重大需求的紫外日盲波段(200～300nm)，大气层中臭氧对该波段辐射有强烈吸收，太阳光到达地球表面
第2章光学薄膜理论5第2章光学薄膜理论光学薄膜理论基于光的干涉效应。本章从最基本的薄膜理论出发，介绍了光学薄膜理论计算方法。根据光程差对斜入射时的等效折射率和等效相位进行的修正，同时给出了偏振分离的定义。研究了多层膜的光学损耗理论和电场强度分布理论。为后期的膜系设计及优化奠定了理论基矗2.1光学薄膜基础理论从理论上讲，研究薄膜的光学特性就是研究平面电磁波通过分层介质的传播。因此，需要借助麦克斯韦电磁理论对光学薄膜的基础理论进行深入研究。首先，由麦克斯韦方程的积分形式可知：光在界面上的切向方向是连续的，则单层膜的边界条件：021EEn(2-1)021HHn(2-2)通过推导可得：000001HEEE(2-3)0001EEEE(2-4)在光波段，由于相对磁导率1r，则单层膜的两个界面可以等效成一个界面。其示意图如图2.1。图2.1单层膜的等效界面其中Y为膜层与基底的组合导纳，数值为：00/EHY(2-5)根据菲涅尔公式可得单层膜的反射系数为：YYr00(2-6)则反射率R为：
第2章光学薄膜理论62020YYrrR(2-7)RT1(2-8)此时求出Y即可得到单层膜的透射率和反射率。接下来对组合导纳Y进行推导，单层膜的电场示意图如图2.2所示。图2.2电场在单层膜中的示意图在界面1，根据连续边界条件可得：1111000EEEEE(2-9)111111000EEHHH(2-10)根据波的形式，将其用矩阵形式表示为：121201101111EEeeeeHEiiii(2-11)其中1表示相位差，即：11cos2Nd(2-12)界面2的边界条件为：12122EEE(2-13)1211212EEH(2-14)写成矩阵形式为：2211121221212121HEEE(2-15)将式(2-15)代入式(2-11)得：
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光扫描共聚焦显微镜在微小硬度压痕测量中的应用研究[J]. 李杨,张凯林,石伟. 计测技术. 2019(06)
[2]全固态高重复频率244 nm紫外激光器[J]. 王金艳,李奇,陈曦,郑权,李世杰,陈磊. 中国激光. 2019(09)
[3]TC4钛合金激光打孔及切割工艺研究[J]. 侯红玲,吴辰,吕瑞虎,李巧. 应用激光. 2019(04)
[4]深紫外全介质反射式滤光膜的研究[J]. 刘冬梅,黄宏,付秀华,张静,张功. 光子学报. 2018(10)
[5]High-power ultraviolet 278-nm laser from fourth-harmonic generation of an Nd:YAG amplifier in CsB3O5 crystal[J]. 何苗,杨峰,董程,王志超,袁磊,徐一汀,张国春,王志敏,薄勇,彭钦军,崔大复,吴以成,许祖彦. Chinese Physics B. 2018(05)
[6]激光诱导薄膜内部的温度场分布[J]. 郭鑫,苏俊宏,汪桂霞. 光学与光电技术. 2018(01)
[7]舰载激光武器发展进展与思考[J]. 何奇毅,宗思光. 激光与红外. 2017(12)
[8]248nm准分子激光刻蚀的无裂损石英玻璃表面微通道[J]. 杨桂栓,陈涛,陈虹. 中国激光. 2017(09)
[9]S-on-1测量方式下薄膜激光损伤的累积效应[J]. 李玉瑶,张婉怡,刘喆,李美萱,付秀华. 激光技术. 2018(01)
[10]紫外固化系统热辐射滤光膜的研制[J]. 付秀华,范家晨,张静,熊仕富,陈志航,杨永亮. 中国激光. 2017(03)
硕士论文
[1]日盲探测宽波段低噪声滤波器件的研制[D]. 郭凯.长春理工大学 2018
[2]深截止型日盲紫外干涉滤光片研究[D]. 吴慧利.北京理工大学 2015
[3]高阈值紫外高反射薄膜的研究[D]. 胡江川.重庆大学 2005
本文编号：3417782
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光的应用不同波长的激光有不同的应用需求，尤其是在军民两用领域有重大需求的紫外日盲波段(200～300nm)，大气层中臭氧对该波段辐射有强烈吸收，太阳光到达地球表面
第2章光学薄膜理论5第2章光学薄膜理论光学薄膜理论基于光的干涉效应。本章从最基本的薄膜理论出发，介绍了光学薄膜理论计算方法。根据光程差对斜入射时的等效折射率和等效相位进行的修正，同时给出了偏振分离的定义。研究了多层膜的光学损耗理论和电场强度分布理论。为后期的膜系设计及优化奠定了理论基矗2.1光学薄膜基础理论从理论上讲，研究薄膜的光学特性就是研究平面电磁波通过分层介质的传播。因此，需要借助麦克斯韦电磁理论对光学薄膜的基础理论进行深入研究。首先，由麦克斯韦方程的积分形式可知：光在界面上的切向方向是连续的，则单层膜的边界条件：021EEn(2-1)021HHn(2-2)通过推导可得：000001HEEE(2-3)0001EEEE(2-4)在光波段，由于相对磁导率1r，则单层膜的两个界面可以等效成一个界面。其示意图如图2.1。图2.1单层膜的等效界面其中Y为膜层与基底的组合导纳，数值为：00/EHY(2-5)根据菲涅尔公式可得单层膜的反射系数为：YYr00(2-6)则反射率R为：
第2章光学薄膜理论62020YYrrR(2-7)RT1(2-8)此时求出Y即可得到单层膜的透射率和反射率。接下来对组合导纳Y进行推导，单层膜的电场示意图如图2.2所示。图2.2电场在单层膜中的示意图在界面1，根据连续边界条件可得：1111000EEEEE(2-9)111111000EEHHH(2-10)根据波的形式，将其用矩阵形式表示为：121201101111EEeeeeHEiiii(2-11)其中1表示相位差，即：11cos2Nd(2-12)界面2的边界条件为：12122EEE(2-13)1211212EEH(2-14)写成矩阵形式为：2211121221212121HEEE(2-15)将式(2-15)代入式(2-11)得：
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光扫描共聚焦显微镜在微小硬度压痕测量中的应用研究[J]. 李杨,张凯林,石伟. 计测技术. 2019(06)
[2]全固态高重复频率244 nm紫外激光器[J]. 王金艳,李奇,陈曦,郑权,李世杰,陈磊. 中国激光. 2019(09)
[3]TC4钛合金激光打孔及切割工艺研究[J]. 侯红玲,吴辰,吕瑞虎,李巧. 应用激光. 2019(04)
[4]深紫外全介质反射式滤光膜的研究[J]. 刘冬梅,黄宏,付秀华,张静,张功. 光子学报. 2018(10)
[5]High-power ultraviolet 278-nm laser from fourth-harmonic generation of an Nd:YAG amplifier in CsB3O5 crystal[J]. 何苗,杨峰,董程,王志超,袁磊,徐一汀,张国春,王志敏,薄勇,彭钦军,崔大复,吴以成,许祖彦. Chinese Physics B. 2018(05)
[6]激光诱导薄膜内部的温度场分布[J]. 郭鑫,苏俊宏,汪桂霞. 光学与光电技术. 2018(01)
[7]舰载激光武器发展进展与思考[J]. 何奇毅,宗思光. 激光与红外. 2017(12)
[8]248nm准分子激光刻蚀的无裂损石英玻璃表面微通道[J]. 杨桂栓,陈涛,陈虹. 中国激光. 2017(09)
[9]S-on-1测量方式下薄膜激光损伤的累积效应[J]. 李玉瑶,张婉怡,刘喆,李美萱,付秀华. 激光技术. 2018(01)
[10]紫外固化系统热辐射滤光膜的研制[J]. 付秀华,范家晨,张静,熊仕富,陈志航,杨永亮. 中国激光. 2017(03)
硕士论文
[1]日盲探测宽波段低噪声滤波器件的研制[D]. 郭凯.长春理工大学 2018
[2]深截止型日盲紫外干涉滤光片研究[D]. 吴慧利.北京理工大学 2015
[3]高阈值紫外高反射薄膜的研究[D]. 胡江川.重庆大学 2005
本文编号：3417782
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