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相似文献
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1.
欧阳升  刘志超  许乔 《应用光学》2011,32(6):1257-1262
 在三倍频熔石英激光损伤研究中,吸收前驱体的存在是造成熔石英材料表面损伤阈值远低于体损伤阈值的主要原因。以吸收作为主线,建立吸收前驱体引起的熔石英表面损伤模型,并讨论吸收前驱体与熔石英表面损伤的联系。针对金属元素微粒残留理论模拟了激光辐照过程中微粒周围温度场的变化,结果表明在脉冲时间内微粒周围温度很快到达损伤判据所给出的临界温度,通过激光损伤实验,证实吸收性微粒含量与损伤密度有密切联系。针对亚表面裂纹,建立一维模型计算受激后裂纹表面附近自由电子密度分布。计算结果和实验结果均表明:金属元素微粒和亚表面裂纹是熔石英激光损伤中重要的吸收前驱体,金属元素微粒对激光能量的吸收致使周围材料温度在脉冲时间内达到损伤判据温度2 000 K;受激后裂纹表面的自由电子密度达到1021 cm-3的水平,可导致对后续激光的强烈吸收;两种吸收前驱体极大降低了熔石英材料的表面抗损伤性能。  相似文献   

2.
利用Nd:YAG激光器研究了纳秒激光诱导熔石英光学玻璃的初始损伤及损伤增长,对比研究了损伤程度和损伤形貌随激光波长、能量密度、脉冲数及位置的变化规律,并对损伤机制进行了分析和讨论。研究结果表明:初始损伤受损伤先驱的物理化学性质和激光参数的影响,而损伤增长规律与初始损伤程度、激光参数和位置有关;后表面的损伤随脉冲数的增加呈指数关系增长,前表面则呈线性关系;裂纹的产生及其在后续脉冲辐照下的发展是后表面损伤增长的主要原因,高温等离子体表面刻蚀是前表面损伤增长的主要原因  相似文献   

3.
基于抛光所引起的熔石英元件表面、亚表面所存在的损伤前驱体分布,研究了不同种类的损伤前驱体所引起的损伤形貌。然后根据不同种类的损伤前驱体分别采用表面活性剂、强氧化性酸、氢氟酸的水溶液对不同的损伤前驱体进行处理。研究结果显示:经过前期预先清洗以后,吸收性杂质所导致的雾状损伤得以消除,亚表面分布的裂纹得以很好地平滑钝化,极大地提升了熔石英光学元件的抗损伤性能,损伤阈值从4.8J/cm2提高到11.0J/cm2,最大提升幅度达到原来的2.3倍。  相似文献   

4.
纳秒强激光诱导K9玻璃表面损伤实验   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器,研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形,利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像,对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌,分析了损伤机制。研究结果显示:在红外纳秒激光辐照下,加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因;前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹;后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构,这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。  相似文献   

5.
熔石英紫外激光初始损伤形态分析   总被引:3,自引:2,他引:1       下载免费PDF全文
 采取355 nm激光脉冲辐照熔石英样品,利用Nomarski微分干涉差显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜观测手段对前后表面产生的损伤点进行了观察分析。对前后表面损伤形态做出详细的描述和分类,从理论上对每种损伤类型产生的条件与机理做出推测。实验结果表明:熔石英前表面存在小麻点群损伤和星状裂纹损伤两种损伤形态,横向尺寸分别为0.8~2.5和1.0~5.5 μm;后表面存在小麻点群损伤、壳状剥离损伤和火山口3种损伤形态,损伤横向尺寸分别为0.48~1.33,4~20和12~30 μm。实验证明了1 μm尺度损伤点的产生与再沉积层密切相关。  相似文献   

6.
李成富  李仲伢 《光学学报》1993,13(11):036-1039
测量了LN晶体的表面和体损伤阈值,以及重复频率脉冲的积累效应,研究了晶体中的非线性吸收过程。分析了损伤机理,发现在表面和体内都会发生多光子吸收,并且是引起晶体破坏的根源,造成宏观破坏的原因在体内是应力炸裂,在表面是热烧熔化和等离子体抛射。  相似文献   

7.
利用光学元件激光损伤测试平台,测试了355 nm皮秒激光辐照下熔石英光学元件的初始损伤及损伤增长情况,并通过荧光检测分析了损伤区缺陷。研究结果表明:皮秒激光较高的峰值功率导致熔石英损伤阈值较低,前表面损伤阈值为3.98 J/cm2,后表面损伤阈值为2.91 J/cm2;前后表面损伤形貌存在较大差异,后表面比前表面损伤程度轻且伴随体内丝状损伤;随脉冲数的增加后表面损伤直径增长缓慢,损伤深度呈线性增长;皮秒激光的动态自聚焦和自散焦导致熔石英体内损伤存在细丝和炸裂点重复的现象;与纳秒激光损伤相比,损伤区缺陷发生明显改变。  相似文献   

8.
 以材料表面金属元素吸收作为主线建立熔石英表面损伤模型,理论模拟了激光辐照过程中金属微粒周围温度场的变化,模型结果显示,在脉冲时间内微粒周围温度很快达到损伤判据给出的临界温度。通过激光损伤实验,对比刻蚀与未刻蚀样品之间的损伤密度,证实了金属微粒含量与损伤密度存在密切联系。计算结果和实验结果均表明:金属微粒是熔石英激光损伤中重要的吸收前驱体,极大降低了熔石英材料的表面抗损伤性能。  相似文献   

9.
紫外光学元件损伤动力学的研究是关联物质微观结构演化与光学元件宏观性质变化的重要纽带。在光学元件后表面损伤坑形成的过程中,激光能量沉积导致材料爆炸形成高温高压物质突破表面,并伴随形成爆炸流场和喷溅射流。爆炸流场与初始起爆强度具有强关联性,对爆炸流场及喷溅行为进行研究,可以帮助分析损伤初期的材料状态变化和响应机制,是损伤动力学研究的必需环节。基于多种时间分辨成像技术,捕获了损伤发展前期的材料电离和气化响应演化行为,分析了材料损伤起爆后气化电离等过程的弛豫时间,并确定各个行为转化的关键时间节点,描述了损伤区域能量快速释放的物理过程。  相似文献   

10.
熔石英表面铜膜污染物诱导损伤实验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
 在熔石英元件表面溅射一层厚度小于10 nm的金属铜膜污染物,并测试元件的透过率。测试355 nm熔石英元件的激光损伤阈值,并用光学显微镜观测损伤形态。实验结果表明:污染后的熔石英元件的损伤阈值降低20%左右,元件表面的金属污染物薄膜经强激光辐照,在熔石英表面形成很多坑状微损伤,分布不均的热应力导致表面起伏,并有明显的烧蚀现象,导致基底损伤阈值下降。建立的光吸收和热沉积传输模型初步解释污染物膜层导致熔石英元件损伤的机理。  相似文献   

11.
三倍频分光膜在1064 nm的破斑特性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用电子束蒸发方式制备了两种不同材料组合的分光膜,分别对其在波长1064 nm激光辐照下的损伤阈值进行了测试,用Alpha-Step 500台阶仪对破斑进行了深度测量。实验结果表明,破斑呈现出表面层的剥落和深坑破坏两种形态。表面层的剥落深度在一定范围内不随能量密度的变化而变化;深坑破坏深浅不一,是膜内缺陷融化、汽化及喷发的综合作用的结果,是损伤阈值降低的主要原因。  相似文献   

12.
 采用电子束蒸发的方式,制备了有氧化硅内保护层和没有氧化硅内保护层的1 064 nm高透过、532 nm高反射的HfO2/SiO2双色膜,测量了它们的光学性能以及在基频和倍频激光辐照下的抗损伤性能。结果表明:氧化硅内保护层提高了双色膜在基频光辐照下的损伤阈值,对双色膜在倍频光辐照下的损伤阈值无明显影响。通过观察薄膜的损伤形貌,分析破斑的深度信息结合驻波场分布,对两类双色膜在基频光和倍频光下的损伤机制做了初步探讨。分析表明:氧化硅内保护层提高了膜基界面的抗损伤性能,从而提高了双色膜在基频光下的损伤阈值。  相似文献   

13.
 研究了超声清洗和激光预处理两种后处理手段对减反膜的损伤特性的影响。采用电子束蒸发技术制备了1 064 nm减反膜,利用超声清洗及激光预处理的方法分别对样品进行处理,并对处理前后的样品分别进行激光损伤阈值测试及破斑深度测量。结果表明:处理后减反膜的损伤阈值均有所提升,但激光预处理的阈值增强效果更加明显;超声清洗前后的破斑深度没有大的变化,而激光预处理后的破斑深度比处理前浅得多;原因在于超声清洗只能去除表面杂质,激光预处理可减少和抑制膜层内较深处的缺陷。  相似文献   

14.
采用微分干涉显微镜、扫描电镜和聚焦离子束观察了偏振分光膜损伤的形貌,从损伤机理出发,研究了清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响。结果表明:清洗能有效去除表面杂质,清洗质量越好,基板上的杂质尺寸越小,杂质密度也越小,相应的偏振分光膜S光的损伤阈值越高;清洗能有效去除基板表面的纳米吸收中心,吸收性杂质分布密度越小,吸收峰越低,P光的损伤阈值越高。  相似文献   

15.
Thermal boat evaporation was employed to prepare MgF2 single-layer coatings upon both JGS1 and UBK7 substrates at different substrate temperatures. Microstructure, transmittance and residual stress of these coatings were measured by X-ray diffraction, spectrophotometer, and optical interferometer, respectively. Measurement of laser induced damage threshold (LIDT) of the samples was performed at 355 nm, 8 ns pulses. The results showed that high substrate temperature was beneficial to crystallization of the film. Above 244 °C, the refractive index increased gradually with the substrate temperature rising. Whereas, it was exceptional at 210 °C that the refractive index was higher than those deposited at 244 and 277 °C. The tensile residual stresses were exhibited in all MgF2 films, but not well correlated with the substrate temperature. In addition, the stresses were comparatively smaller upon JGS1 substrates. A tendency could be seen that the LIDTs reached the highest values at about 244 °C, and the films upon JGS1 had higher LIDTs than those upon UBK7 substrates at the same temperature. Meanwhile, the damage morphologies showed that the laser damage of the coating resulted from an absorbing center at the film-substrate interface. The features of the damages were displayed by an absorbing center dominated model. Furthermore, the reason of the difference in LIDT values was discussed in detail.  相似文献   

16.
表面Al膜污染物诱导熔石英表面损伤特性   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
在熔石英表面人工溅射一层Al膜污染物,分别测试污染前后熔石英基片在355 nm波长激光辐照下的损伤阈值,并采用透射式光热透镜技术、椭偏仪和光学显微镜研究了污染物Al膜的热吸收、厚度以及激光辐照前后熔石英的损伤形貌。用355 nm波长的脉冲激光分别辐照位于污染的熔石英和洁净的熔石英前后表面的损伤点,并用显微镜在线采集损伤增长图样,测试损伤点面积。实验表明:熔石英前表面的金属Al膜污染物导致基片损伤阈值的下降约30%,后表面的污染物导致基片下降约15%,位于熔石英样片后表面损伤点面积随激光辐照次数呈指数增长,而位于前表面的损伤点面积与激光脉冲辐照次数呈线性增长关系;带有污染的熔石英样片的增长因子比洁净的熔石英样片的增长因子高30%。  相似文献   

17.
为了理解前后表面损伤不对称性的物理内涵, 利用阴影成像技术研究了纳秒紫外激光诱使熔石英光学元件表面损伤的时间分辨动力学过程.研究表明,纳秒紫外激光与熔石英作用过程中前后表面损伤的物理机理是完全不同的.前表面处空气中等离子体和冲击波较强, 等离子体的屏蔽作用抑制了余脉冲能量的沉积, 降低了元件损伤程度.而后表面处等离子体吸收激光能量膨胀, 对后表面冲击作用更为严重, 形成的等离子体电子密度可达到1023cm-3以上, 反射部分激光能量与入射的激光余脉冲干涉, 使得 关键词: 熔石英 激光诱使损伤 阴影成像技术 光学元件表面  相似文献   

18.
The surface laser-induced damage threshold (LIDT) of CsLiB(6)O(10) (CLBO) crystal was enhanced twofold with improved crystallinity and ion-beam etching. For crystals with high crystal quality (bulk LIDT, 15.0-19.0 GW/cm(2)), the surface LIDT was 1.4-fold higher than for those with conventional crystal quality (bulk LIDT, 9.0-12.0 GW/cm(2)). In addition, removal of residual surface-polishing compounds by means of ion-beam etching can further enhance the surface LIDT by another 1.5-fold. Thus, CLBO crystals with high crystal quality and ion-beam etching are now more reliable for high-power UV light generation.  相似文献   

19.
The laser-induced damage (LID) behavior of narrow-band interference filters was investigated with a Nd:YAG laser at 1064 nm under single-pulse mode and free-running mode. The absorption measurement of such coatings was performed with surface thermal lensing (STL) technique. The damage morphologies under the two different laser modes were also studied in detail. It was found that all the filters exhibited a pass-band-center-dependent absorption and laser-induced damage threshold (LIDT) behavior, but the damage morphologies were diverse. The explanation was given with the analysis of the electric field distribution and the operational behavior of the irradiation laser.  相似文献   

20.
Channels are traditionally machined in materials by drilling from the front side into the bulk. The processing rate can be increased by two orders of magnitude for transparent materials by growing the channel from the rear side. The process is demonstrated using nanosecond laser pulses to drill millimeter-sized channels through thick silica windows. Absorbing defects are introduced onto the rear surface to initiate the coupling of energy into the material. Laser drilling then takes place when the fluence exceeds a threshold. The drilling rate increases linearly with fluence above this threshold. While UV light drills about four times faster than IR light, the pulse length (in the nanosecond regime) and the pulse repetition rate (in the 0.1–10 Hz range) do not greatly influence the drilling rate per pulse. Drilling rates in excess of 100 μm per pulse are achieved by taking advantage of the propagation characteristics of the plasma created at the drilling front. The plasma during rear-side drilling generates a laser-supported detonation wave into the bulk material. The geometry also seems to increase the efficiency of the laser-induced plasma combustion and shock wave during the pulse by confining it in front of the channel tip. Received: 1 July 1999 / Accepted: 17 April 2000 / Published online: 20 September 2000  相似文献   

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