高强度激光薄膜的研制

为提高激光薄膜的抗激光强度,实验研究了薄膜新材料、镀膜基体的表面粗糙度和洁净度,薄膜中的杂质污染,镀膜后的热处理,以及小光斑扫描激光预处理对薄膜的损耗和抗激光强度的影响。     

读者信箱

答读者:1.什么叫薄膜的抗激光强度?答:大家知道,激光是一种特殊的强光源,它可在极短的时间内释放出很大的能量,从而使激光元件其中包括薄膜迅速遭到破坏。要提高激光器的功率,就必须提高激光元件特别是薄膜的抗激光破坏能力。薄膜的抗激光强度指     

GeSe2非晶半导体薄膜中光致结构及性能变化

运用X射线衍射分析、红外光谱分析、扫描电镜分析和透射光谱分析，研究了GeSe2非晶半导体薄膜经514.5nm波长的氩离子激光辐照后的结构及性能变化。实验结果表明，经热处理和激光辐照后，薄膜的光学吸收边均移向短波长处，这种移劝随着辐照激光强度和辐照时间的增加而增大，并且在退火薄膜中是可逆的，扫描电镜分析结果表明，薄膜在激光辐照后有微晶析出，这种微晶的析出量随着辐照激光强度的增强而增加。     

355nm下乙胺的多光子电离质谱研究

利用多光子电离与飞行时间质谱相结合的方法,分析了乙胺分子在355nm激光作用下的电离信号随激光强度的变化。在355nm激光作用下,随着激光强度的增加,母体离子和大质量离子的信号逐渐减弱,小质量的离子信号逐渐增强,分析了乙胺分子在355nm激光作用下的解离过程。     

气体辐射太赫兹波产额与驱动激光强度的依赖关系

利用光电流模型研究了气体辐射太赫兹波产额与驱动激光峰值强度的依赖关系.模拟表明,无论是单色激光脉冲还是双色激光场,当激光较弱时,太赫兹产额随着激光强度的增加而迅速增大;而当气体电离接近或达到饱和后,进一步增强激光场强度,太赫兹产额出现了振荡变化.与通常采用较弱激光强度相比,更高的激光强度(致使气体达到完全电离)会进一步增强太赫兹波的辐射强度.分析各个电离事件所产生电子的个数和运动轨迹的对称性,可以很好地解释这些结果.     

偶氮接枝的聚氨酯薄膜作为光存储介质的实验研究

利用旋涂法，通过接枝共聚方法制备具有偶氮侧基的聚氨酯高分子聚合物薄膜。利用二倍频YAG激光(532nm)作为激发光，白光光源作为参考光，在室温下测试了该薄膜在激发光作用前后的吸收光谱，发现该薄膜在430一530nm内有较强的吸收。最后给出激发光强度的增大和撤去激发光后，随着无光照时间的延长，380nm与520nm波长处吸收强度的变化趋势。     

单甲基原位改性SiO2疏水减反膜的制备与性能研究

 在碱性条件下通过TEOS和MTES的共水解缩聚反应制备了单甲基原位改性的SiO₂溶胶，并使用提拉法在K9玻璃基片上镀制了疏水减反膜。通过透射电镜（TEM）考察了镀膜溶胶的微结构，分别使用红外光谱（FTIR）分析了薄膜的组分，用原子力显微镜（AFM）观察了薄膜的表面形貌和起伏状况，用紫外可见光谱（UV-vis）考察了薄膜的减反射性能，用接触角仪测量了薄膜对水的接触角。并使用“R-on-1”的方式测量了薄膜在Nd:YAG激光（1 064 nm，1 ns）作用下的损伤阈值。结果表明，通过共水解缩聚反应可以把甲基引入镀膜溶胶簇团中，改善了溶胶簇团的网络结构，使薄膜得到相当好的疏水性能和更好的抗激光损伤性能，同时薄膜能保持较好的减反射性能。     

光学玻璃基底原子层同质材料沉积薄膜光谱及激光诱导损伤特性研究

通过原子层沉积技术在熔石英玻璃表面制备了同质材料的单层SiO₂薄膜,对光学薄膜的物理化学性质和强激光辐照下的激光诱导损伤性能进行了深入研究。实验中采用双叔丁基氨基硅烷（BTBAS）和臭氧（O₃）作为反应前驱体,在熔石英光学元件表面进行了SiO₂薄膜的原子层沉积工艺研究,以不同沉积温度条件制备了一系列膜样品。首先对原子层沉积特性和薄膜均匀性展开了研究,发现薄膜生长厚度与沉积循环次数之间符合线性生长规律,验证了制备薄膜的原子级逐层生长特性,并且表面沉积膜层的均匀性很好,其测得膜厚波动不超过2%。然后针对不同温度条件下沉积的SiO₂薄膜,对其粗糙度及各类光谱特性展开了研究,对比结果表明：样品的表面粗糙度在镀膜后有轻微的降低;薄膜样品在200～1 000 nm范围内具有出色的透过率,均超过90%并逐渐趋近于93.3%,且其透射光谱与在裸露熔石英衬底上测得的光谱没有明显差异;镀膜前后荧光光谱和傅里叶变换红外光谱的差异证实了原子层沉积SiO₂膜中点缺陷（非桥键氧、氧空位、羟基等）的存在,这将会影响薄膜耐损伤性能。最后对衬底和膜样品进行了紫外激光诱导损伤测试,损伤阈值的变化表明熔石英元件表面沉积薄膜后的激光损伤性能有所降低,其零概率损伤阈值从31.8 J·cm-2减小到20 J·cm-2左右,与光谱缺陷情况表征相符合。薄膜中点缺陷部位会吸收紫外激光能量,导致局域温度升高,进而出现激光诱导损伤现象并降低抗激光损伤阈值。在选定的沉积温度范围内,较高温度条件下沉积的SiO₂薄膜其激光诱导损伤性能更好,可以控制沉积温度条件使得元件的抗损伤性能更为接近衬底本身,后续有望通过其他反应参数的优化来获得薄膜抗损伤性能的进一步提升。     

水解反应温度对溶胶-凝胶SiO2增透膜光学性能的影响

在制备高激光损伤阈值溶胶-凝胶二氧化硅增透膜的工艺中,水解反应温度对镀膜溶胶的形成和薄膜的光学性能都有很大影响。本文较为详细地研究了这一重要工艺多数对镀膜溶胶的颗粒度、分散性、稳定性的影响,以及它对薄膜增速效果的影响。     

多功能抗激光损伤高反射膜

为了能同时满足半导体激光器和YAG激光器对薄膜的特殊要求,在分析高反射膜理论的基础上,选取TiO2和SiO2为高、低折射率材料镀制了周期性多层介质高反射膜。研究了材料的光学及机械特性,重点解决了薄膜的消偏振和抗激光损伤问题。实验采用电子束真空镀膜并加以考夫曼离子源辅助沉积,利用TFC软件进行膜系设计,通过调整镀膜工艺参数和监控方法,在10mm×1．8mm的K9基底上镀制了符合要求的高反射膜,结果表明,当激光以45°入射时,薄膜在900～1100nm的P光与s光的反射率均大于99．95％。所制备的高反射膜性能稳定,抗激光损伤阈值高,能同时满足两种激光器的使用要求。     

Removing paint from a metal substrate using a flattened top laser

In this paper,we investigate laser cleaning using a flattened top laser to remove paint coating from a metal substrate.Under the irradiation of a flattened top laser,the coating paint of the metal substrate can be removed efficiently by laser induced ablation,stress,and displacement force.The temperature distribution,stress,and displacement are calculated in the coating layer and substrate using finite element analysis.The effects of a Gaussian laser and a flattened top laser and the results of different diameters of laser spot are compared.The investigation shows that the flattened top laser can reduce the substrate damage and enhance the cleaning efficiency.This method meets the need of large area industrial cleaning applications by optimizing the flattened top laser parameters.     

激光无铅钎焊速度的影响因素(英文)

为了提高激光无铅钎焊的速度,对影响激光无铅钎焊速度的因素(如激光的参数、所用钎料和基体的特性、钎焊的系统结构等)进行了分析研究。研究认为,在激光器、钎料及基体等已定的情况下,相对于那些受到机械惯性制约的移动激光加工头或移动工作台的激光钎焊系统,一种配备了振镜扫描系统和f-theta聚焦透镜的激光钎焊系统具有更高的钎焊速度。另外,对激光钎焊过程中激光束的扫描路径进行了优化,这种优化能在不增加硬件成本的基础上大大缩短总扫描路程,较大程度地提高激光钎焊速度。最后通过实例对激光钎焊的快速性进行了验证。     

基片衍射对会聚激光驻波场中原子波包几率密度演化的影响

针对激光会聚铬原子沉积实验,运用标量衍射理论,通过数值模拟研究了基片衍射对会聚激光驻波场中原子波包几率密度演化的影响。结果显示基片衍射的影响会随激光中轴线与基片沉积表面距离b0的变化而变化。相对于非衍射情况,衍射效应会提高激光驻波场中会聚平面内原子波包几率密度分布的中心值,同时减小其半峰全宽。当参量b0=－0.2w0(w0为高斯光束的束腰半径)时,原子波包几率密度的会聚平面和基片沉积表面完全重合。此处,衍射时原子波包几率密度分布的中心值为1.26,其半峰全宽为5.62 nm,两者分别为非衍射时的1.1倍和0.94倍。     

硅基III-V族量子点激光器的发展现状和前景

本文简要综述了硅基III-V族量子点激光器的研究进展. 在介绍了量子点激光器的优势和发展后, 重点介绍了近年来硅基、锗基III-V族量子点材料生长上的突破性进展及所带来的器件性能的大幅提高, 如实现了锗基和硅基1.3 μm InAs/GaAs量子点激光器的室温激射, 锗基量子点激光器的阈值电流低至55.2 A/cm²并可达60 ℃以上的连续激射, 通过锗硅虚拟衬底, 在硅基上实现了30 ℃下以16.6 mW的输出功率达到4600 h的激光寿命, 这些突破性的进展为硅基光电子集成打开了新的大门.     

10.6μm激光诱导扩散中热致破坏的抑制

在半导体激光诱导扩散实验中,用连续波CO2 10．6μm激光聚焦后照射基片表面。为实现局部区域的选择扩散,激光光斑半径仅数十微米。要使曝光区温度达到扩散实验要求,必须使曝光区功率密度很高。另一方面,Si、InP等半导体材料对10．6μm波长激光的吸收系数随温度的升高而增大,这导致实验时容易产生热致破坏,损伤基片。在分析热致破坏的产生机理后,提出了在聚焦激光束照射下,曝光区温度的数值计算方法。计算结果表明,在半导体基片初始温度为室温时,以恒定功率的激光束照射基片,曝光区温度不能稳定在扩散试验需要的温度范围。在此基础上,提出了预热基片及对曝光区温度进行实时控制等抑制热致破坏的方法,有效地克服了这一困难。这对于用激光微细加工制作出高性能的单片光电集成电路(OEICs)器件有重要意义。     

生长温度对Ga掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

在不同衬底温度(室温~750 ℃)条件下,采用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英玻璃和单晶硅(111)衬底上制备了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜。结果显示:衬底温度的变化导致衬底表面吸附原子扩散速率和脱附速率的不同,从而导致合成薄膜结晶质量的差异,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最好的结晶特性;GZO薄膜中载流子浓度随衬底温度升高而单调减小的现象与GZO薄膜中的本征缺陷密切相关,晶界散射强度的变化导致迁移率出现先增大后减小的趋势,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最小的电阻率~0.02 Ω·cm;随着衬底温度的升高,薄膜载流子浓度的单调减小导致了薄膜光学带隙变窄,所有合成样品的平均可见光透过率均达到85%以上。采用PLD方法制备GZO薄膜,衬底温度的改变可以对薄膜的光电性能起到调制作用。     

准分子激光全固态脉冲电源设计与实验研究

针对脉冲能量5~8 mJ的ArF准分子激光器,设计了基于可控硅开关结合三级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源,采用国产可控硅和磁开关材料,获得了上升时间约150 ns,电压10~14 kV,传递能量0.35~0.68 J的激励脉冲,并实现了对准分子激光器快放电激励。三级磁开关总效率35%,分析表明磁开关损耗较大主要原因为电容能量转移不充分、导线铜损及磁芯材料铁损较大,并提出了相应改进办法。     

Preparation of enamel coating by laser irradiation

Enamel coatings is produced on steel substrates using CW CO_2 laser irradiation from the same raw material as used for industrial enamel coating. The formed coating fairly well join to the substrate and has a bumpy glossy surface. Its microstructure is uniform and glassy with a liitle of small pores. It contains less Na and K than the initial composition. Fe element has been transfered into the coating, the content is high in the interface zone and low in the main body. This distribution may be at a time establish the good chemical stability of coating and its strong adhension to substrate. The present investigation also makes comparison of the laser irradiated coating with the ordinarily enamelled one.     

Laser cleaving on glass sheets with multiple laser beams

A multiple laser system consisting of CO₂ line-shaped and Nd-YAG pulsed lasers was applied to cleave a soda-lime glass substrate in this study. Due to an increase of absorption coefficient of the wavelength of 1.06 μm for Nd-YAG laser on the soda-lime glass at high temperatures, the glass sheets were preheated by the CO₂ line-shaped laser and followed with the pulsed Nd-YAG laser to generate a mixture fracture mode on the substrate. The stress distribution on the glass substrate cleaved by the multiple laser beams has been analyzed. An uncoupled thermal–elastic analysis based on the finite-element method (FEM) was made. The numerical results show that the stress field of the fracture region is caused by a complex stress state and the cleavages are significantly affected by the pulsed laser. A clean cut of the soda-lime glass substrate could be obtained due to a large shear stress state on the cutting direction with the pulsed laser radiated on the glass substrate.     

短波长化学激光系统反射镜研制

 报道了短波长化学激光系统高反射镜的膜系设计、镀膜材料的选取、反射膜制备技术、基板加工、反射镜性能测试和各种膜系反射镜在强激光辐照下的热畸变和损伤。