两种后处理方法对HfO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸发和光电极值监控技术制备了氧化铪薄膜,并分别用两种后处理方法(空气中退火和氧等离子体轰击)对样品进行了处理.然后,对样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值进行了测试分析.实验结果表明,两种后处理方法都能不同程度地降低了氧化铪薄膜的吸收损耗、提高了抗激光损伤阈值.实验结果还表明,氧等离子体轰击的后处理效果明显优于热退火,样品的吸收平均值在氧等离子体后处理前后分别为34.8 ppm和9.0 ppm,而基频(1 064 nm)激光损伤阈值分别为10.0 J/cm2和21.4 J/cm2.     

光学薄膜吸收损耗的研究

用横向光热偏转技术研究光学薄膜的吸收损耗.结果表明:对ZrO_2、MgF_2、ZnS等单层膜,薄膜-基底界面吸收、空气-薄膜界面吸收以及薄膜体内吸收三者处于同一量级,而对TiO_2、Ta_2O_5、SiO_2等样品,薄膜-基底界面吸收远大于空气-薄膜界面吸收及薄膜体内吸收,是吸收损耗的主要来源.     

HfO_2单层膜的吸收和激光损伤阈值测试

薄膜吸收是降低膜层激光损伤阈值的重要原因,为了研究薄膜吸收对激光损伤阈值的影响,对HfO2单层膜在1 064 nm处的吸收及其在不同波长激光辐照下的损伤阈值进行了测试和分析。研究结果表明:薄膜的激光损伤阈值由薄膜吸收平均值(决定于薄膜中缺陷的种类和数量)和吸收均匀性(决定于薄膜中缺陷的分布)共同决定;根据HfO2单层膜在1064 nm波长处的吸收值,不但可以定性判断薄膜在1 064 nm波长,而且还可以判断在其它波长激光辐照下的抗激光损伤能力。     

氧化物薄膜的离子束溅射沉积

用离子束溅射沉积的方法制备的TiO_2、ZrO_2薄膜的光吸收损耗明显降低,对其折射率、光吸收和抗激光损伤阈值等特性进行了分析.     

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。     

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。     

脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜的低阈值电抽运紫外随机激射

分别采用直流反应溅射法和脉冲激光沉积法在硅衬底上沉积ZnO薄膜, 用X射线衍射、扫描电镜、光致发光谱等手段对两种方法沉积的ZnO薄膜的结晶状态、 表面形貌和光致发光等进行了表征. 进一步对比研究了以上述两种方法制备的ZnO薄膜作为发光层的金属-绝缘体-半导体结构器件的电抽运紫外随机激射. 结果表明, 与以溅射法制备的ZnO薄膜作为发光层的器件相比, 以脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜为发光层的器件具有更低的紫外光随机激射阈值电流和更高的输出光功率. 这是由于脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜中的缺陷更少, 从而显著地减少了紫外光在光散射过程中的光损耗. 关键词： 随机激射 ZnO薄膜 脉冲激光沉积 溅射     

金属杂质粒子诱导薄膜的损伤机理研究

薄膜内的杂质粒子极易诱导薄膜损伤,研究了金属粒子诱导HfO₂薄膜损伤的特征,并基于金属粒子的热力学过程进行了分析。金属粒子对激光的强烈吸收将引起薄膜的熔化、气化以及电离,从而引起薄膜的剥离和脱落,形成圆状坑点;金属粒子对激光的吸收、热扩散以及热膨胀效应与其尺寸等密切相关;从温升规律分析,在相同激光能量辐照下,粒子大小引起的温升不同,从而形成大小不一的点坑状破坏点,且存在一个温升效应最强的粒径,最易引起薄膜的损伤;从金属粒子激光等离子体的辐射效应分析,金属粒子的辐射谱主要集中在紫外部分,辐射光子能量比入射激光光子能量强,具有更强的电离能力,从而加剧了薄膜的去除。     

氧碘化学激光高反射薄膜的性能研究

通过实际测量和理论计算,给出高反射薄膜的散射和吸收数据,分析两种损耗对薄膜性能起的不同作用;同时,还讨论了热处理对薄膜吸收的影响.     

缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值的影响

激光弱吸收是导致光学薄膜损伤的重要原因。在(5~43)mPa的氧分压下制备并测试了一组HfO2薄膜。实验发现,当氧分压小于20mPa时,薄膜弱吸收越大,损伤阈值越低;当氧分压大于20mPa时,薄膜的损伤阈值与弱吸收并不一一对应,具有较高弱吸收的薄膜可能同时具有较高的损伤阈值。建立了缺陷模型,采用有限元法模拟了缺陷对弱吸收测量和损伤阈值测量的影响,分析了缺陷尺寸、密度、吸收系数对弱吸收和损伤阈值的影响。研究结果显示,吸收系数高于薄膜1 000倍的缺陷可以降低薄膜的损伤阈值1 000倍,却并不影响薄膜的弱吸收。缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值测试有完全不同的影响,是导致某些薄膜弱吸收与损伤阈值背离的原因。     

薄膜光学 薄膜光学理论与膜系设计

O4842006010501光电子封装中新型激光焊接吸收薄膜的设计=Design ofnovel absorptive thinfil mfor laser weldingin optoelectron-ic device capsulation[刊,中]/江绍基(中山大学光电子技术与材料国家重点实验室.广东,广州(510275)),李伟多…∥红外与激光工程.—2005,34(5).—505-510设计了一种用于对Si O2、Si和Li NbO3等材料进行激光焊接的吸收薄膜。这种“金属-介质-金属”的3层吸收薄膜减少了夹在透明母料之间的焊料表面对Nd∶YAG激光束的反射。该设计使激光能量在实验中的实际吸收率超过99%。这种吸收膜与焊料层的结合使激光能更…     

激光反射镜的散射损耗分析与设计

在激光反射镜的光学损耗里,表面散射损耗(SSL)对高精密的激光仪器性能和实验影响尤甚,有时是致命的。本文根据光学膜系散射和吸收理论分析了反射镜膜系的SSL与吸收损耗,反射率以及膜系特点、材料之间的关系和矛盾,利用光场在膜系中的合理分配方法,设计了一种旨在减小SSL的新型激光反射镜膜系。设计结果表明,在相同设计下,用La₂O₅/SiO₂和ZnS/MgF₂构成的新的组合膜系的激光反射镜与通常的ZnS/MgF₂膜系的激光反射镜比较,SSL的减小达到了设计要求,而且使激光反射镜中另一主要损耗——体积损耗(VL)减小更多,其它的一些性能也得到了改善。采用此新型膜系可望做出总损耗小于0.1%,反射率在99.9%以上的低表面散射损耗的高质量激光反射镜,它对激光技术的发展与应用有着重要的意义。     

表面热透镜薄膜吸收测量灵敏度提高方法

为提高表面热透镜薄膜吸收测量仪的灵敏度，在表面热透镜衍射理论基础上，通过数值模拟给出了探测激光腰斑半径、探测激光腰斑到样品表面距离、样品到探测光纤端面距离等仪器参数的优化方法. 经优化调整后该仪器能达到优于0.1ppm量级的薄膜吸收率测量灵敏度. 关键词： 吸收测量 表面热透镜 光热形变 薄膜     

离子束辅助沉积二氧化铪薄膜紫外光学特性研究

利用离子束辅助沉积方法制备单层二氧化铪薄膜,对薄膜样品的折射率、吸收特性进行了研究。实验结果表明,薄膜特性与制备工艺参数有着密切的关系,沉积速率、烘烤温度、离子束流、氧气流量均对单层二氧化铪薄膜紫外光学特性有着不同程度的影响。实验分析了不同工艺因素对单层二氧化铪薄膜的影响,并且找到了在一定范围内的最佳工艺参数。针对可能对紫外波段造成较大散射吸收损耗的微观表面形貌,利用SEM分析了典型工艺因素对表面形貌的影响。     

退火对电子束热蒸发Al2O3薄膜性能影响的实验研究

 用电子束热蒸发方法镀制了Al₂O₃材料的单层膜，对它们在空气中进行了250~400 ℃的高温退火。对样品的透射率光谱曲线进行了测量，计算了样品的消光系数、折射率和截止波长。通过X射线衍射仪（XRD）测量分析了薄膜的微观结构,采用表面轮廓仪测量了样品的表面均方根粗糙度。结果发现随着退火温度的提高光学损耗下降，薄膜结构在退火温度为400 ℃时仍然为无定形态，样品的表面粗糙度随退火温度的升高而增加。引起光学损耗下降起主导作用的是吸收而不是散射，吸收损耗的下降主要是由于退火使材料吸收空气中的氧而进一步氧化，从而使薄膜材料的非化学计量比趋于正常。     

脉冲激光诱导金属薄膜电离的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟研究了激光诱导金属薄膜的电离过程,对激光等离子体形成早期原子的运动轨迹、薄膜表面的温度变化以及原子的电离特性进行了详细分析,并探究了脉冲激光参数对原子电离过程的影响.结果表明,在激光照射过程中,薄膜表面先熔化而后又气化,气化的原子继续吸收激光能量继而电离.激光的峰值功率密度越大,原子电离速率越快,电离数目越多,薄膜表面的温度越高.脉冲宽度越小,原子电离速率越快,薄膜表面的温度越高,但原子的电离数目先增加后减小.     

准波导结构染料薄膜中荧光和放大自发辐射的泄漏模特性

通过理论分析和实验测量,研究准波导结构染料薄膜中荧光和放大自发辐射（ASE）的泄漏模特性。理论上,考虑薄膜传输损耗及染料吸收损耗对准波导结构中泄漏模特性的影响,通过计算准波导结构中泄漏模的光强分布,给出了相应的物理机制分析;实验上,以棱镜为衬底制备染料薄膜,根据棱镜耦合法测量不同出射角对应的泄漏模的荧光与ASE光谱,验证理论的正确性。此外,采用光束分析仪探测各泄漏模式对应的荧光及ASE的光强分布,研究了准波导结构中ASE的激励特性。结果证明,荧光峰及ASE峰的红移以及泄漏模的激发是界面反射率、薄膜传输损耗及染料吸收损耗等共同作用的结果,而界面反射率对ASE泄漏模激发特性有重要影响,染料的自吸收是荧光峰及ASE峰产生红移的主要因素。     

一种偶氮接枝聚氨酯材料的光致变色性质

采用接枝共聚的方法合成了一种具有偶氮侧基的聚氨酯材料，利用旋转涂膜法制备了该材料的薄膜。在室温下测试了该薄膜的吸收光谱和光致变色性质。并且研究了曝光时间与激光功率密度对光致变色性质的影响。发现，该材料在波长为532nm激光作用下，500nm处吸收减弱，360nm处吸收增强。随着曝光时间的延长和激光功率密度的增大，这种变化趋势增强。     

高反射光学薄膜激光损伤研究进展

激光诱导损伤阈值是大功率光学系统中重要参数,其数值大小对激光系统的输出功率与稳定性具有重要影响。为了突破损伤阈值对激光光学系统输出功率的限制,科研人员主要从制备薄膜工艺、激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺等方面开展研究。本文介绍了高反膜理论、制备工艺;综述了近十年来国内外对高反膜损伤研究的成果;阐述了激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺对薄膜损伤阈值的影响。在此基础上,对提高高反膜损伤阈值的研究和发展趋势进行了分析与展望。     

激光等离子体效应对薄膜损伤特性的影响

高能激光的发展对光学元件的抗损伤能力要求越来越高,其中光学薄膜是最薄弱的环节之一。实验研究了激光的聚焦位置对石英基片上HfO2/SiO2减反射薄膜损伤形貌的影响,研究发现:激光等离子体的高压冲击波对薄膜产生强烈的冲击剥离效应,其压强随膨胀半径的增加而迅速减小。激光等离子体光谱的辐射波长小于入射激光波长,这会增强薄膜对辐射光能量的吸收;位于深紫外波段、能量大于HfO2薄膜带隙的光子能量,将被薄膜直接吸收,从而加剧薄膜的电离破坏。激光等离子体的辐射效应和冲击波效应的共同作用决定了薄膜的损伤形貌。当激光聚焦到薄膜表面时,冲击波压强极大会使薄膜发生大面积的电离去除,同时基底发生击穿;当两者距离大到一定距离时,冲击波只会使得中心处小面积薄膜发生剥离,基底未出现断裂。