应用离子后处理技术提高薄膜激光损伤阈值

利用电子束热蒸发方法在K9玻璃基底上沉积氧化锆薄膜,并对其中一些样品用低能O2+进行了后处理。采用表面热透镜技术测量薄膜样品表面弱吸收,采用显微镜观察样品离子后处理前后的显微缺陷密度。测试结果表明:经离子后处理样品表面的缺陷密度从18.6/mm2降低到6.2/mm2,且其激光损伤阈值从15.9 J/cm2提高到23.1 J/cm2,样品的平均吸收率从处理前的1.147×10-4降低到处理后的9.56×10-5。通过对处理前后样品的表面微缺陷密度、吸收率及损伤形貌等的分析发现:离子后处理可以降低薄膜的显微缺陷和亚显微缺陷,从而降低薄膜的平均吸收率,同时增强了薄膜与基底的结合力,提高了薄膜的激光损伤阈值。     

激光烧蚀CH薄膜特性

报道了神光Ⅱ装置上激光膜相互作用的实验,实验利用能量计和光电管测量激光与CH薄膜作用前后的能量和时间波形的变化。结果表明:激光对CH薄膜透过率由作用产生的激光等离子体电子密度决定;功率密度为1.01014 W/cm2的激光与CH薄膜作用下,入射激光能量脉冲前沿与薄膜作用产生激光等离子体;在200 ps时,激光等离子体电子密度稀疏到临界密度以下,激光开始透过等离子体;在700 ps后,等离子体密度远低于临界密度,激光完全透过激光等离子体。     

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.     

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     

激光诱导薄膜等离子体点燃时间及其影响因素

将波长为1064nm的纳秒Nd∶YAG脉冲激光聚焦在单层Al膜上,诱导其产生等离子体闪光,模拟计算了等离子体闪光的点燃时间(t_m),分别得到了t_m与激光波长、入射激光能量、聚焦光斑半径、脉宽等激光作用参数的关系曲线,研究分析了薄膜材料、薄膜表面杂质和缺陷对t_m大小的影响。结果表明,激光聚焦光斑和脉宽越大,t_m就越大;激光波长和入射激光能量越大,t_m越小;薄膜材料电离能越小,t_m越小;薄膜表面存在杂质和缺陷时,t_m变小。这些结果对关于激光维持燃烧波和爆轰波的产生机制的研究提供了一定的参考。     

YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷的影响

 在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上，分析了YbF₃沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响，得出了镀制激光薄膜所需的合适速率。结果表明：薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主，其缺陷密度随YbF₃沉积速率的减小基本表现为减小的趋势，当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s，YbF₃沉积速率约为0.4 nm/s时，可得到比较满意的激光薄膜，薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675。     

平面、薄膜及凹槽靶激光等离子体的参数分布特性与其靶结构关系的实验研究

本文报道最近在中国科学院上海精密光学机械研究所六路高功率激光装置上对平面、薄膜及凹槽靶激光等离子体的实验结果。诊断结果表明,激光等离子体各参数的空间分布与其靶结构有着十分密切的关系。讨论了各种靶激光等离子体的电子温度、密度及离化态分布的特点并与理论计算的结果进行了初步的比较。     

激光驱动薄膜产生等离子体射流的条件分析

 以聚乙烯薄膜材料为研究对象,从实验物态方程出发,对强激光驱动薄膜材料时影响激光在薄膜后表面形成等离子体射流的主要因素,包括激光强度、波长、脉宽、气库膜材料及厚度,进行了理论和数值分析。研究表明,到达薄膜后表面的冲击波强度足够高时,能够产生气态或等离子体射流,否则卸载过程仍然为凝聚态;对于聚乙烯材料,形成等离子体射流的基本条件是到达薄膜后表面的冲击波强度达到约80 GPa以上;采用短波长、较高功率密度、较长激光脉宽的激光驱动具有低汽化温度、低电离阈值的薄靶,更容易实现等离子体射流。     

准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术，在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响，并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论，给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时，脉宽可压缩至2.87 ns；采用非稳腔结构时，在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积，提高入射到薄膜表面的能量密度，得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

氧压对飞秒激光沉积ZnO/Si(100)薄膜光学性能的影响

利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能. 关键词： 氧化锌 飞秒脉冲激光沉积 透过率 光致发光     

Employing oxygen-plasma posttreatment to improve the laser-induced damage threshold of ZrO2 films prepared by the electron-beam evaporation method

ZrO2 films are deposited by the electron-beam evaporation method. Parts of the prepared samples are post-treated with oxygen plasma at the environment temperature. The laser-induced damage threshold (LIDT) of the films increases from 15.9 to 23.1 J/cm2 after treatment with oxygen plasma. Compared with that of the as-grown samples, significant reduction of the average microdefect density and absorption are found after oxygen-plasma posttreatment. These results indicate that the oxygen-plasma posttreatment technique is an effective and simple method for reducing the microdefect density and absorption to improve the LIDT.     

静电纺丝纳米ZrO_2:Ti纤维的制备与发光性质的研究

通过静电纺丝和高温煅烧相结合的方法制备了一维钛掺杂氧化锆的纳米纤维。复合纤维在1 000℃煅烧后,由于模板剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在高温下的分解,纤维直径大大减小,扫描电镜观察最终得到直径100 nm左右的单斜相纤维。利用稳态光谱和时间分辨光谱技术室温下研究了纤维的光致发光性质。结果表明发射主峰在467 nm的宽带,在350 nm处有一个小肩峰。两种不同的发光行为可以通过ZrO2∶Ti纳米纤维中存在的两种情况的氧空穴作为电子俘获中心来解释。一种由电荷补偿产生的氧空位,俘获电子,产生467 nm处Ti参与的发光现象。另外一种ZrO2表面缺陷导致的氧空穴,对应于350 nm的发光现象,没有发现长余辉现象。测得的激发态寿命短于体材料而长于普通的纳米晶,可能是由于一维纳米结构的独特性质导致的。     

Defect-induced enhancement of absorption coefficient and electroabsorption properties in GaN/AlGaN centered defect quantum box (CDQB) nanocrystal

In this paper, effect of an introduced cubic defect on electrical and optical properties of cubic quantum dot is studied. Self-consistent solution of the Schrödinger-Poisson equations for evaluation of the proposed complex quantum dot is used. Optical properties (absorption and electroabsorption properties associated with intersublevel transition) of the proposed structure are also investigated using density matrix method. Effects of defect size on energy levels, carrier density, matrix element and optical linear absorption coefficient of centered defect quantum box (CDQB) are examined. It is shown that with increasing the defect size a considerable enhancement in magnitude of the absorption coefficient and also red-shift in resonance frequency are achievable. We show that the CDQB has higher absorption peak (at least 80 times) and tunable absorption spectra, due to increase of the matrix element and modified energy sublevels, compared quantum box structure without defect. Also, it is shown that the defect enhances electroabsorption properties (modulation bandwidth and the maximum variation of absorption peak with external field) of the quantum box structure.     

PbWO4晶体中的填隙氧及其对晶体光学性质的影响

运用GULP计算软件模拟计算了PbWO₄(PWO)晶体中不同位置的填隙氧原子点缺陷的生成能，计算结果表明：当填隙氧原子存在于(WO₄)^2-的周围时，填隙氧原子点缺陷的生成能最低；进一步运用基于密度泛函理论的全数值自洽DV-Xα方法计算了包含填隙氧原子的PWO晶体的态密度，计算结果表明：当填隙氧处在(WO₄)^2-的周围时，容易与(WO₄)^2-上的一个或两个氧离子相互作用形成分子离子O₂^2-或O₃^4-，通过分析这些计算结果，认为PWO晶体中350 nm吸收带的出现很可能与晶体中的氧分子离子有关.     

氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响

 在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO₂薄膜。分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试，对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量。实验结果表明，薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构，并且随着氧分压的增加，结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低。薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5J/cm²逐渐增加，氧分压为9×10^-3Pa时达到最大，值为26.7 J/cm²，氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm²。由此可见，氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO₂薄膜激光损伤阈值变化的主要原因。     

温和氧气等离子体对薄层二硒化钼的荧光调控

近年来,二硒化钼(MoSe_2)作为二维过渡金属硫属化合物(TMDs)中的一员,引起学术界和产业界的高度关注和广泛研究.薄层MoSe_2由于其比单层MoSe_2厚度大所以光密度较高,在光电器件领域中具有潜在的应用.采用一种处于电容放电模式(E-mode)的温和氧气电感耦合等离子体对薄层MoSe_2进行处理,实现其荧光增强到15倍.结合拉曼、荧光、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪的表征,发现氧等离子中的氧原子通过物理和化学吸附修复了薄层MoSe_2的原始缺陷,从而使其荧光大大增强,同时氧气的化学吸附诱导在MoSe_2层中引入了p型掺杂,由负激子转变为中性激子,此研究为调控薄层MoSe_2的光学特性提供了新途径.     

Structural and Optical Properties of Point Defects in α-SiO2 Cluster

First-principles methods based on the density functional theory (DFT) are used in order to calculate the structural and optical properties of α-SiO₂ cluster with the non-bridging oxygen hole centers (NBOHC) and NBOHC-E' defects. We clarify the stable structure of the NBOHC-E' point defects for the first time using the functional B3LYP, which is also tested to investigate the influence of electronic properties. The calculation is carried out for cluster configurations extracted from supercell. The results of optical absorption peak for Si₂O₇H₆ and Si₅O₁₆H₁₂ with NBOHC-E' defects are found at 2.66 eV, which is higher than the often observed OA peak at 2.0 eV for the NBOHC defect in α-SiO₂. The overall absorption spectra are in qualitative agreement with the experiment.     

时变磁化等离子体光子晶体光子局域态分析

采用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Current Density Recursive Convolution,PLCDRC)时域有限差分(Finite-Different Time-Domain,FDTD)算法研究了具有单一缺陷层一维时变磁化等离子体光子晶体的光子局域态特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间对其缺陷模的影响。结果表明,改变等离子体上升时间和密度可以获得不同的缺陷模。