Y2O3稳定ZrO2薄膜的结构和光学特性

用电子束蒸发法制备出四种不同Y2O3含量的Y2O3稳定ZrO2（YSZ）薄膜,用X射线衍射和透射光谱测定薄膜的结构和光学性能.结果表明：随着Y2O3含量的增加,ZrO2薄膜从单斜相向高温相（四方相和立方相）转变,获得了结构稳定的YSZ薄膜；YSZ薄膜的晶粒尺寸都比ZrO2薄膜的大,但随着Y2O3加入量的增加,晶粒尺寸有减小的趋势,薄膜表面也趋向光滑平整.所有YSZ薄膜的透射谱线都与ZrO2薄膜相似,在可见光和红外光区都有较高的透过率.Y2O3的加入还可以改变薄膜的折射率,在一定范围内可得到所需的任意折射率.     

光学薄膜激光诱导损伤机理研究

基于电子密度演化模型,借助数值方法,研究了飞秒激光作用下光学薄膜内的电子密度演化过程,讨论了初始电子密度Ni和激光脉冲宽度τ对光学薄膜激光损伤阈值Fth的影响,分析了激光诱导薄膜损伤过程中MPI和AI的性质和作用.研究结果表明,对应于一定的脉宽,存在一个临界初始电子密度,当Ni低于这一临界密度时,Fth不受Ni影响;当Ni高于临界密度时,Fth随Ni增加而降低.临界初始电子密度随着脉宽的减小而增加。对于FS和BBS介质薄膜,Fth随脉宽的增加而升高。初始电子密度Ni对BBS中的MPI和AI基本没有影响;同样Ni对FS中的AI基本不产生影响,但当Ni>1011 cm－3时,FS中MPI电子密度随Ni增加而降低.在所研究的脉宽范围τ∈［0.01,5］ps,AI是FS介质激光诱导损伤的主要机制.而对于BBS,当脉宽τ∈［0.03,5］ps,AI是激光诱导损伤的主要机制;当脉宽τ∈［0.01,0.03］ps,MPI在激光诱导损伤中占主导地位.     

激光作用下纳米限域介质材料中的电子加速过程

采用蒙特卡罗方法模拟了1064 nm,GW/cm²级脉冲激光辐照下,纳米尺度材料中电子迁移及加速过程.电子在激光场中迁移的过程涉及晶格散射、表面散射以及碰撞电离等作用.结果表明:材料的尺度小到一定程度后,表面散射作用主导电子散射过程,小尺寸限制效应表现明显,电子很难有效地吸收激光能量.研究结果对分析具有纳米尺度微结构材料的激光损伤行为提供了依据.同时,根据该小尺寸限制效应可以设计出具有新型纳米微结构的高激光损伤阈值薄膜. 关键词： 激光辐照 小尺度效应 电子加速 蒙特卡罗模拟     

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.     

短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析

短脉冲激光诱导薄膜材料损伤过程的研究通常止于薄膜材料发生喷溅.超热喷溅物质吸收剩余激光脉冲能量将形成剧烈的等离子体爆炸过程.采用两步数值计算方法处理等离子体微滴的爆炸过程,即在每一个数值计算时间步长内,将爆炸过程分为两步,第一步处理微滴的绝热膨胀及裂解过程;第二步处理微滴对激光脉冲能量的吸收过程.有效地将微滴吸收激光能量的物理学过程与爆炸动力学过程耦合到一起.分析了喷溅物质微滴在剩余激光脉冲作用下,其半径、膨胀（加）速度、裂解（加）速度、电子及离子的密度与温度等参量随时间变化的演化情况.结果表明：材料喷溅 关键词： 光学薄膜 激光损伤 等离子体 爆炸     

没食子酸丙酯Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)配合物的合成、表征及模拟超氧化物歧化酶

研究了没食子酸丙酯在水溶液中分别与Fe3+、Cr3+、Cu2+生成没食子酸丙酯-铁(PG-Fe)、没食子酸丙酯-铬(PG-Cr)、没食子酸丙酯-铜(PG-Cu)这3种金属配合物(PG-M)的反应。通过紫外光谱、核磁共振、红外光谱、质谱、元素分析、摩尔电导率和循环伏安法等测试技术对3种金属配合物进行了表征。确定3种金属配合物的分子式分别为[C10H10O5]2Fe.H2O、[C10H10O5]3Cr.2H2O、[C10H10O5]2Cu.2H2O。红外光谱分析表明,中心金属原子与酚羟基发生配位,形成Ar—O—M键。电化学数据显示,PG-M的抗氧化性优于PG配体,且PG-CuPG-CrPG-Fe。用改进的核黄素光还原NBT法检测了3种金属配合物的模拟超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果表明,3种金属配合物均有一定的催化歧化超氧阴离子自由基(O2-.)活性,均可被称作超氧化物歧化酶活性中心的模拟配合物。     

光学薄膜的误差、允差分析及生产过程中的计算机控制

指出实际生产出的薄膜的光学特性和理论计算得到的光学特性常常存在差别的原因．诸如理论模型假设时忽略一些因素引起的差别．薄膜久置引起的薄膜结构改变或吸潮、污染等．以及制造过程中造成的误差(光学监控系统引起的薄膜厚度和折射率的误差)。针对各种误差的来源提出了相应的改善方法。通过对光学监控系统引起的薄膜厚度和折射率的误差进行分析．提出膜系的允差分析．尽量减小由于监控设备引起的误差。最后介绍了实际生产过程中计算机的优化思路。     

激光作用下薄膜中的电子-声子散射速率

激光功率密度达到太瓦级时，光学激光薄膜破坏中雪崩机制占主导地位. 研究雪崩破坏机理，必然涉及到电子吸收激光能量的速率和电子损耗能量的速率，这些都与电子和声子的散射有密切的联系. 所以，电子受到的散射速率是研究雪崩机制的前提和基础. 本文分析了截断散射声子波矢对散射速率的影响，得到散射速率与电子能量的依赖关系，与其他理论及实验结果一致. 同时还对耦合参数进行了修正，得到了依赖声子波矢的耦合参数，修正结果表明在不改变散射速率与高能电子能量依赖关系的基础上，散射速率整体降低了. 关键词： 激光 薄膜 电子 声子     

Damage induced by femtosecond laser in optical dielectric films

Both the nature of avalanche ionization （AI） and the role of multi-photon ionization （MPI） in the studies of laser-induced damage have remained controversial up to now. According to the model proposed by Stuart et al., we study the role of MPI and AI in laser-induced damage in two dielectric films, fused silica （FS） and barium aluminum borosilicate （BBS）, irradiated by 780-nm laser pulse with the pulse width range of 0.01 - 5 ps. The effects of MPI and initial electron density on seed electron generation are numerically analyzed. For FS, laser-induced damage is dominated by AI for the entire pulse width regime due to the wider band-gap. While for BBS, MPI becomes the leading power in damage for the pulse width T less than about 0.03 ps. MPI may result in a sharp rise of threshold fluence Fth on r, and AI may lead to a mild increase or even a constant value of Fth on r. MPI serves the production of seed electrons for AI when the electron density for AI is approached or exceeded before the end of MPI. This also means that the effect of initial electron can be neglected when MPI dominates the seed electron generation. The threshold fluence Fth decreases with the increasing initial electron density when the latter exceeds a certain critical value.     

初始电子密度对光学薄膜激光损伤机制的影响

光学元件的激光损伤问题是激光器件向高功率密度方向发展中必须认识和克服的问题.基于Forkker-Planck方程,研究了激光与材料相互作用时的雪崩电离机制、多光子电离机制以及联合两种机制的情况.雪崩电离的产生需要一定密度的初始自由电子存在,该自由电子可以是材料中原本就存在的,也可能是光电离产生的.着重分析了材料中的初始自由电子对材料电离机制的影响.结果表明,雪崩过程在激光作用一段时间后会达到一个稳定的电离阶段(以自由电子平均能量不随时间变化为特征,且此时雪崩电离为材料电离的主导机制),该时间与光电离速率、材料中初始自由电子密度有关.材料中的初始自由电子可以在一定程度上掩盖光电离的作用效果.