磷酸盐激光玻璃聚(CH3)2SiO/SiO2防潮膜改性研究

采用溶胶-凝胶方法制备的(CH3)2Si(OC2H5)2预聚体涂膜液中,掺入碱催化的SiO2悬胶体涂膜液,采用旋涂法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制了改性的防潮膜。当涂膜液中(CH3)2Si(OC2H5)2和SiO2物质的量之比为1∶1时,热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善;表面粗糙度的均方根值为1.245 nm;膜层激光破坏阈值大于15 J/cm2(1 053 nm,1 ns);在80 ℃和95%RH的封闭环境中静置336 h,膜层的透过率、接触角基本不变。结果证明膜层具有稳定的疏水结构和很好的防潮性能,膜层强度增加,耐磨擦能力提高,膜层使用期延长。     

溶胶-凝胶法制备ZrO2/SiO2双层减反硬膜

以锆酸丙酯[Zr(OPr)4]、正硅酸乙酯(TEOS)为原料, 用溶胶-凝胶(sol-gel)提拉法涂膜, 制备高透过的λ/ 4～λ/ 4型ZrO2/SiO2双层减反膜.该减反膜的表面均匀, 均方根(RMS)粗糙度为1.038 nm, 平均粗糙度(RA)为0.812 nm.制备的双层减反膜具有很好的减反效果, 在石英玻璃基片二面涂膜, 在激光三倍频波长351 nm处透射比达到99.41%, 比未涂膜石英玻璃基片的透射比提高了6.14%;在基频波长1053 nm处透射比达到99.63%, 比未涂膜K9光学玻璃基片的透射比提高了7.67%.膜层具有较高的激光损伤阈值, 在激光波长为1053 nm, 脉冲宽度为1 ns时, 薄膜的激光损伤阈值达到16.8 J/cm2.膜层具有良好的耐擦除性能.     

磷酸盐激光玻璃聚(CH3)2SiO/SiO2防潮膜改性研究

 采用溶胶-凝胶方法制备的(CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂预聚体涂膜液中，掺入碱催化的SiO₂悬胶体涂膜液，采用旋涂法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制了改性的防潮膜。当涂膜液中(CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂和SiO₂物质的量之比为1∶1时，热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善；表面粗糙度的均方根值为1.245 nm；膜层激光破坏阈值大于15 J/cm²(1 053 nm，1 ns)；在80 ℃和95%RH的封闭环境中静置336 h，膜层的透过率、接触角基本不变。结果证明膜层具有稳定的疏水结构和很好的防潮性能，膜层强度增加，耐磨擦能力提高，膜层使用期延长。     

溶胶-凝胶法制备耐磨宽带SiO2/TiO2增透膜

以钛酸正丁酯[Ti(OBu)4]、正硅酸乙酯(TEOS)为原料，采用溶胶—凝胶(sol—gel)提拉方法在K9光学玻璃基片上镀制得高透过的λ／4～λ／2型宽带增透膜。该增透膜的表面均匀性良好，均方根粗糙度(RMS)为1.201，平均粗糙度(RA)为0．934，具有一定的耐擦除性。经200℃热处理，膜层中的OH吸收峰已基本消失，在400～700nm光谱范围的透过率比基片的平均透过率提高6．6％。为实现大面积涂覆“神光”装置主放大器的防爆隔板玻璃，大幅度提高主放大器的抽运效率奠定基础。     

改性剂对旋转法SiO2减反膜均匀性的影响

分析了采用旋转涂膜法制备溶胶-凝胶SiO2减反膜过程中条纹缺陷产生的机理,利用含氟醇类试剂对减反膜溶胶进行改性,使溶胶链段柔顺性及流动性得到改善。在光学显微镜下对改性前后的膜层进行了对比和分析,对膜层的表面形貌、表面粗糙度以及透射比等特性进行了表征。结果表明:溶胶改性之后的膜层未出现条纹缺陷,表面粗糙度均方根值从4.55 nm下降到小于1.00 nm,膜层表面质量有了较大提高;改性前后膜层的增透性能相当,在熔石英基片上制备的膜层峰值透射比为99.60%~99.89%,膜层激光损伤阈值为21.0~25.3 J/cm2。     

Fe/Al混合膜的PLD法制备及表面分析

采用脉冲激光气相沉积（PLD）技术制备了Fe/Al混合膜,测量了该混合膜的光电子能谱（XPS）,并采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）对Fe/Al混合膜作了表面分析。结果表明：Fe/Al混合膜的表面粗糙度对衬底温度有明显的依赖性, 随着衬底温度的升高,薄膜的表面逐渐变得平滑,膜层变得致密,在200 ℃衬底温度下制得了均方根（rms）粗糙度为0.154 nm、具有原子尺度光滑性的Fe/Al混合膜, 膜中Fe和Al分布比较均匀,其成分比约为1∶3,同时XPS分析也表明Fe/Al混合膜暴露在空气中后表面形成了Al2O3和FeO氧化层。     

溶胶凝胶ZrO2/SiO2宽带减反膜的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO₂和SiO₂溶胶,通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO₂/SiO₂三层“宽M型”基频二倍频减反膜,并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%,且透过率大于99%的波长范围均超过150 nm。经热处理后的膜层表面均方根粗糙度为1.34 nm,表面平整性良好;并运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该减反膜的零几率激光损伤阈值达到36.8 J·cm^-2(1064 nm,10.7 ns)。     

高抗激光损伤阈值介孔SiO2 减反射膜

 用P123作模板剂,通过正硅酸乙酯的水解缩聚和溶剂蒸发自组装过程在K9玻璃上制备介孔SiO₂膜。应用FT-IR,XRD,N₂ 吸附-脱附,AFM和UV-Vis表征手段研究了薄膜的介孔结构和光学性能,并使用“R-on-1”模式,以Nd:YAG脉冲激光（9.2 ns, 1 064 nm）测试了薄膜的激光损伤阈值。结果表明:所镀制单层介孔SiO₂膜具有规整的2D p6 mm长周期结构,为SBA-15型,膜层表面比较平整（均方根粗糙度为2.923 nm）,在1 064 nm处的透过率为99.5%, 换算为激光脉宽为1 ns时,膜层的激光损伤阈值为21.6 J/cm²,显示出了较好的减反性能和抗激光损伤性能。     

Fe/Al混合膜的PLD法制备及表面分析

 采用脉冲激光气相沉积（PLD）技术制备了Fe/Al混合膜,测量了该混合膜的光电子能谱（XPS）,并采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）对Fe/Al混合膜作了表面分析。结果表明：Fe/Al混合膜的表面粗糙度对衬底温度有明显的依赖性, 随着衬底温度的升高,薄膜的表面逐渐变得平滑,膜层变得致密,在200 ℃衬底温度下制得了均方根（rms）粗糙度为0.154 nm、具有原子尺度光滑性的Fe/Al混合膜, 膜中Fe和Al分布比较均匀,其成分比约为1∶3,同时XPS分析也表明Fe/Al混合膜暴露在空气中后表面形成了Al₂O₃和FeO氧化层。     

多重分形谱研究溶胶-凝胶SiO2疏水减反膜的激光预处理作用

采用溶胶-凝胶提拉技术制备了SiO₂疏水减反膜.使用Nd：YAG激光（波长为1064nm,脉宽为7.5ns）采用“R on 1”方式对所得膜层进行了激光预处理.在预处理前后采用“1 on 1”方式考察了薄膜的激光损伤阈值的变化,使用原子力显微镜（AFM）观察了薄膜的表面形貌的变化,并使用多重分形谱（MFS）方法分析了薄膜分形结构的变化.结果表明经过激光预处理后薄膜的抗激光损伤阈值有了明显提高,均方根表面粗糙度（R_q）稍有减小,膜面变平整,多重分形谱宽度收缩,分形区间的分布均匀性改善.这说明经过激光预处理后薄膜表面微结构趋向规整,使之能够承受更强的激光的辐照.同时也说明借助多重分形谱可以获得更多薄膜表面结构变化的信息,多重分形谱是探索强激光对光学薄膜辐照作用机理的一个十分有用的方法. 关键词： 2疏水减反膜')" href="#">SiO₂疏水减反膜 激光预处理 多重分形谱 激光损伤阈值     

溶胶-凝胶法MgF2紫外增透膜的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法,以醋酸镁和氟化氢为原料,以甲醇为溶剂制备了MgF2溶胶,利用浸渍提拉法在洁净石英基片上镀膜,考察了反应温度对溶胶微结构、薄膜结构和性能的影响。样品采用激光动态光散射、透射电镜、X射线粉体衍射仪、紫外-可见光谱仪、原子力显微镜进行表征。结果表明：通过该方法制备的表面平整的低折射率MgF2薄膜,在紫外区具有很好的增透性能,同时在紫外波长355 nm激光的辐照下（脉宽6 ns）,薄膜具有较高的抗激光损伤性能,激光损伤阈值达10.85 J·cm-2。     

高功率激光宽光谱减反膜的溶胶-凝胶旋转法制备工艺

 采用溶胶-凝胶法用旋转镀膜工艺在K9玻璃基片上制备出了SiO₂和有机硅单层减反膜以及有机硅-SiO₂双层减反膜。考察了旋转速度对SiO₂和有机硅单层膜的中心透射波长、膜层折射率等基本光学性质的影响，实验确定了双层膜的涂敷工艺。透射光谱测量表明，采用本文工艺条件制备的有机硅 SiO₂双层膜在430～800nm范围内透射率达99％以上。     

Surface characteristics of SiO2-TiO2 strip fabricated by laser direct writing

SiO2-TiO2 sol-gel films axe deposited on SiO2/Si by dip-coating technique.The SiO2-TiO2 strips are fabricated by laser direct writing using an ytterbium fiber laser and followed by chemical etching.Surface structures,morphologies and roughness of the films and strips are characterized.The experimental results demonstrate that the SiO2-TiO2 sol-gel film is loose in structure and a shrinkage concave groove forms if the film is irradiated by laser beam.The surface roughness of both non-irradiated and laser irradiated areas increases with the chemical etching time.But the roughness of laser irradiated area increases more than thalt of non-irradiated area under the same etching time.After being etched for 28 s,the surface roughness value of the laser irradiated area increases from 0.3 nm to 3.1 nm.     

二氧化硅增透膜微观结构与激光损伤阈值的调控

采用溶胶-凝胶技术制备了二氧化硅增透膜,通过向溶胶中添加高分子聚乙烯醇缩丁醛（PVB）,调控胶体的粒径,进而控制膜层微观结构,研究膜层微观结构与激光损伤阈值的关系。纳米粒度仪和扫描探针显微镜测试表明:PVB加入溶胶后,控制了二氧化硅胶粒的生长,使二氧化硅胶粒生长更均匀,因而膜层的微观结构更均匀。当PVB质量分数为1%时,胶体粒径为15 nm,分散系数小于0.1。用该胶体镀膜,膜层均匀,表面粗糙度小于3.25 nm。并且PVB加入后增加了膜层胶粒间的黏附性,使得膜层强度增大。PVB加入使膜层的激光损伤阈值有所增加。当PVB的添加量为1%时,膜层的激光损失阈值从30.0 J/cm2增加到40.1 J/cm2。膜层激光损伤阈值的增加与膜层微观均匀性和物理强度的增加有关。     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

 采用溶胶- 凝胶法制备了TiO₂纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm²(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm²(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

二氧化硅增透膜微观结构与激光损伤阈值的调控

采用溶胶-凝胶技术制备了二氧化硅增透膜,通过向溶胶中添加高分子聚乙烯醇缩丁醛（PVB）,调控胶体的粒径,进而控制膜层微观结构,研究膜层微观结构与激光损伤阈值的关系。纳米粒度仪和扫描探针显微镜测试表明：PVB加入溶胶后,控制了二氧化硅胶粒的生长,使二氧化硅胶粒生长更均匀,因而膜层的微观结构更均匀。当PVB质量分数为1%时,胶体粒径为15 nm,分散系数小于0.1。用该胶体镀膜,膜层均匀,表面粗糙度小于3.25 nm。并且PVB加入后增加了膜层胶粒间的黏附性,使得膜层强度增大。PVB加入使膜层的激光损伤阈值有所增加。当PVB的添加量为1%时,膜层的激光损失阈值从30.0 J/cm2增加到40.1 J/cm2。膜层激光损伤阈值的增加与膜层微观均匀性和物理强度的增加有关。     

激光核聚变装置中基于像传递的激光自动准直技术研究

基于像传递的激光自动准直技术是提高准直准确度、增加稳定性的好方法。本文在理论上用两快速傅里叶变换（ＦＦＴ）分析了准直中基于像传递的近远场信号对图像处理影响。在光束近无场像面上引入十字叉丝并以“神光”装置的某一级空间滤波器为例,计算出光束直径一定时合适的十字叉丝尺寸;最后通过实验确定了基于像传递的自动直技术的具体实现系统。     

Influence of overcoat on laser-induced damage threshold of 532 and 800 nm TiO2/SiO2 high reflectors

TiO₂/SiO₂ high reflectors with and without a SiO₂ overcoat are deposited by electron-beam evaporation. The film properties are characterized by visible spectrometry measures, structure analysis, roughness and laser-induced damage threshold (LIDT) tests, surface defects and damage morphology observation. The effects of overcoats on LIDT at 532 nm, 8 ns and 800 nm, 220 ps laser pulses are investigated. The relations between film structure, roughness, surface defects, electric field and LIDT are discussed. It is found that overcoats can increase the LIDT at these two laser wavelengths. The reduction of peak temperature, the low defects density and roughness, the low intrinsic absorption of SiO₂ and its amorphous structure are the main reasons for LIDT improvement by overcoats.     

高功率激光装置中超快电脉冲发生器的研究

报导了一种基于雪崩晶体管和阶跃恢复二极管的超快前沿、低触发晃动方波电脉冲产生技术.利用雪崩晶体管的电触发雪崩导通特性得到脉冲主体,再用阶跃恢复二极管的超快阶跃恢复特性对脉冲前沿整形,从而得到输出脉冲幅度23 V、输出阻抗50Ω、脉冲前沿小于160 ps的方波脉冲,脉冲触发晃动小于4.5 ps(rms),脉冲宽度5 ns,幅度稳定性优于3%,顶部不平坦度优于5%.该脉冲发生器在“神光Ⅲ”高功率激光原型装置前端系统中获得成功应用.