Influence of Vacuum Organic Contaminations on Laser-Induced Damage of 1064 nm Anti-Reflective Coatings

We investigate the influence of vacuum organic contaminations on laser-induced damage threshold （LIDT） of optical coatings. Anti-reflective （AIR） coatings at 1064 nm made by Ta2 O5/SiO2 are deposited by the ion beam sputtering method. The LIDTs of AR coatings are measured in vacuum and in atmosphere, respectively. It is exhibited that contaminations in vacuum are easily to be absorbed onto optical surface because of lower pressure, and they become origins of damage, resulting in the decrease of LIDT from 24.5J/cm^2 in air to 15.TJ/cm^2 in vacuum. The LIDT of coatings in vacuum has is slightly changed compared with the value in atmosphere after the organic contaminations are wiped off. These results indicate that organic contaminations are the main reason of the LIDT decrease in vacuum. Additionally, damage morphologies have distinct changes from vacuum to atmosphere because of the differences between the residual stress and thermal decomposability of filmy materials.     

薄膜体内缺陷对损伤概率的影响

由实验中得到的激光损伤概率与表面杂质密度的关系出发，结合XRD测试和激光损伤测试的结果，得到体缺陷或杂质破坏起主导作用的损伤机理.将激光作用时杂质吸收的热学和力学过程与杂质分布的统计规律结合起来，得到了深埋于薄膜内部的杂质诱导薄膜损伤概率与杂质密度、激光功率密度以及薄膜厚度的关系.该模型认为能诱导薄膜破坏的杂质尺寸范围与杂质填埋深度有关，所以不同深度处能诱导薄膜损伤的杂质密度不一样，理论结果与实验结果符合得很好.该理论模型还可以很好地解释损伤形貌.     

渐变折射率薄膜的分层评价探讨

首先阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论,接着给出了一种获得最佳分层数目的分层评价方法,最后以线性变化渐变折射率薄膜为例说明了如何优化获得渐变折射率薄膜的分层数目.研究发现：渐变折射率薄膜的分层数目与薄膜的厚度和薄膜的折射率变化快慢有关,在一定的折射率变化范围内,渐变折射率薄膜的分层数目随着薄膜厚度的增加先减小后增大. 关键词： 渐变折射率 分层介质理论 分层评价     

基底对光学薄膜弱吸收测量的影响

 对表面热透镜技术测量光学薄膜弱吸收低频调制时不同基底对测量的影响进行了理论分析。用Lambda—900分光光度计测量了K9和石英基底的Ti₃O₅单层膜的吸收值，将该组样品作为定标片；用表面热透镜装置分别测量了BK7和石英空白基底及HfO₂，ZnO两组不同基底不同厚度单层膜样品的吸收。通过分析比较同一工艺条件下镀制的不同基底薄膜样品用与其同种和不同种基底定标片定标测量的结果，表明在低频测量时需要用与测量样品同种基底的定标片定标；不同厚度样品的测量结果表明，在不能严格满足热薄条件时,测量结果需引入修正值。     

Mo/Si软X射线多层膜的界面粗糙度研究

 用磁控溅射法分别制备了以Mo膜层和Si膜层为顶层的Mo/Si多层膜系列, 利用小角X射线衍射确定了各多层膜的周期厚度。以不同周期数的Mo/Si多层膜的新鲜表面近似等同于同一多层膜的内界面，通过原子力显微镜研究了多层膜界面粗糙度随膜层数的变化规律。并在国家同步辐射实验室测量了各多层膜的软X射线反射率。研究表明：随着膜层数的增加，Mo膜层和Si膜层的界面粗糙度先减小后增加然后再减小，多层膜的峰值反射率先增加后减小。     

沉积温度对LaF3薄膜性能的影响

 在189，255，277和321 ℃的沉积温度下用热舟蒸发方法制备了LaF₃薄膜。通过X射线衍射(XRD)测试了薄膜的晶体结构;采用分光光度计测量了薄膜的透射光谱，并计算得到样品的折射率、消光系数和截止波长;利用光学干涉仪测试得到了薄膜的残余应力;采用三倍频Nd:YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阈值。结果表明：随沉积温度的提高，LaF₃薄膜的结晶状况明显变好，晶粒尺寸逐渐变大；膜层变得更加致密，折射率变大，然而薄膜吸收变得严重，截止波段向长波漂移，同时薄膜的残余应力也增加，内应力在薄膜的残余应力中起着决定作用；薄膜的激光损伤阈值在高温制备时相对较高。     

研究扩散屏障层对Mo/Si多层膜软X射线反射率影响的模拟

在特定波长下,用四层结构模型模拟了Mo/Si多层膜的软X射线反射率.研究了扩散屏障层dMo-on-Si和dSi-on-Mo对Mo/Si多层膜软X射线反射率的影响.研究发现,扩散屏障层并不总是损害Mo/Si多层膜的光学性能,通过合理设计dMo-on-Si和dSi-on-Mo厚度,增加dMo-on-Si与dSi-on-Mo的比值,也能提高多层膜的软X射线反射率.     

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。     

波长1064nm脉冲激光高阈值反射膜的研制

 研究HfO₂/SiO₂高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀HfO₂、反应离子辅助蒸镀HfO₂、反应离子辅助蒸镀金属Hf的源材料形成HfO₂薄膜。采用这三种工艺制备了HfO₂/SiO₂高反射膜,在中心波长1064nm处,反射率 R≥99.5%,其中反应蒸镀HfO₂/SiO₂高反射膜损伤阈值最高,可达60J/cm²(1064nm,5ns)。     

非尖锐界面多层膜对软X光衍射研究

本文研究超薄膜情况下,提出一个新物理模型,研究膜系内密度呈周期性连续变化时X射线正入射衍射强度理论计算,并由此得到水窗波段超薄膜设计参数,与用光学常数得到的参数非常一致。理论上推出一个质量密度呈余弦变化的多层膜仍然有高的软X光反射率。