Laser Resistance of Ta2O5/SiO2 and ZrO2/SiO2 Optical Coatings under 2 9m Femtosecond Pulsed Irradiation

Ta2O5/SiO2 and ZrO2/SiO2 high reflecting （HR） coatings are prepared by ion beam sputtering and electron beam evaporation, respectively. The laser-induced damage thresholds （LIDTs） of these samples are investigated with 2μm femtosecond pulse lasers （80fs, 1kHz）. It is found that the Ta2O5/SiO2 HR coating has a higher capability of laser damage resistance than the ZrO2/SiO2 HR coating in the 2μm femtosecond regime. The scanning electron microscope results show that the damage sites of the ZrO2//SiO2 FIR coating have a relatively porous structure, the loose structure of coatings will provide more sites for water molecules, and the LIDTs of HR coatings will be reduced as a result of the strong water absorption at the wavelength of 2 μm.     

“三光合一”系统用的立方棱镜二向色分光膜的研制

论述研制高反射（1．6μm）、透射（0.4～0.9μm）立方棱镜二向色分光膜、其技术关键是最大限度地减小光偏振带来的损失。探讨一般生产中可采用的减编振方法。运用G|ABCB|mG膜系结构原理，研制出ρ1.06μm＞98％，τ0.48～0.9μm＞95％，透过峰位＞98％的高效立方二向色分光棱镜。如再增加膜层教，可使τ1.06μm＜0．2％，基本解决了该类立方棱镜的消偏振难题。     

波长1315nm的石英窗口增透膜

用Ta2O5／SiO2膜系镀制了石英窗口增透膜。并在优化膜系,改进膜厚控制后,使得1315nm波长单面剩余反射率降到0.050％。     

激光超声技术研究纳米材料的力学特性

本文简要地介绍利用激光超声技术对不同工艺条件下所制备的纳米铜、ZrO2和Al2O3纳米陶瓷的声速及相应的杨氏模量的实验测定方法及实验结果．结果表明：对于厚度为100μm－300μm的纳米铜试样，它的声速随成形压力的增高而增大；对于ZrO2和Al2O3纳米陶瓷，在较高的烧结温度下，试样的密度，声速及杨氏模量也随烧结温度的增高而增大，但在较低的烧结温度下，有可能出现异常，在低的烧结温度下，有可能出现较大的声速和杨氏模量．     

Al基反射膜的激光损伤阈值研究北大核心CSCD

为研究金属Al保护、单周期及双周期增强反射膜在5ns脉宽的532nm激光器下的激光损伤阈值(LIDT),采用Comsol软件进行仿真及分析,仿真过程引入SiO2和Ta2O5的拉伸强度(膜层断裂应力)作为阈值条件,得到三种膜系的损伤阈值分别为0.318J/cm^(2)、1.325J/cm^(2)和3.382J/cm^(2),通过搭建实验平台进行激光阈值测试,采用1-on-1模式,选取50%概率的激光损伤点作为损伤阈值,测得激光功率分别为0.288J/cm^(2)、1.232J/cm^(2)及3.152J/cm^(2),与仿真结果较为接近,说明采用拉伸强度分析的该类模型更符合实际损伤,为此类膜系在实际应用中阈值的预测提供了理论基础。     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究.研究结果表明,制备的减反膜的反射率＜O.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞99.7%.对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示...     

多层膜界面结构探测技术

分别以丙醇锆和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶工艺制备了性能稳定的ZrO2和Si O2溶胶。用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了Si O2单层膜、ZrO2单层膜和ZrO2/Si O2/ZrO2三层膜。采用椭偏仪测量薄膜的厚度与折射率,用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透过率,利用TFCalc_Demo模系设计软件,采用三层理论模型对薄膜的透过率进行模拟,用扫描电镜(SEM)观察了三层膜的断面结构,用X射线光电子能谱仪(XPS)测量了薄膜的成分随深度方向的变化,进一步验证了ZrO2/Si O2/ZrO2三层膜之间的渗透关系,同时对多层膜的界面结构探测方法起到了借鉴作用。     

飞秒激光用多层介质膜脉宽压缩光栅的设计

以薄膜光学的干涉理论和衍射光学的傅里叶模式理论为基础，给出了0.8μm飞秒激光器用多层介质膜脉宽压缩光栅的理论设计；设计采用H3L(HL)^9H0.5L2.4H的多层介质膜为基底，当刻蚀后表面浮雕结构的占宽比为0.35，线密度为1480线/mm，槽深为0.2μm，顶层HfO₂的剩余厚度为0.15μm时，对于Littrow角度(36.7°)和TE波模式入射的衍射光栅其-1级衍射效率达到95％以上. 关键词： 飞秒激光 脉宽压缩光栅 多层介质膜     

单脉冲飞秒脉冲激光对单层和高反光学薄膜的损伤

用电子束蒸发的方法在BK7玻璃上制备了ZrO2单层膜和ZrO2/SiO2高反膜,利用掺Ti:sapphire飞秒激光系统输出的中心波长为800 nm,脉宽为50 fs的激光脉冲对这两种样品进行了激光损伤阈值测试.实验结果表明,ZrO2单层膜的阈值比ZrO2/SiO2高反膜的高;这与传统的纳秒脉冲激光的损伤情况相反.利用光离化和碰撞离化激发电子到导带,形成电子等离子体基本模型并对此现象进行了解释.同时,用显微镜对样品的损伤形貌进行了观测,对损伤的特点进行了表征.     

Al／Zr-V／Mo多层膜的XPS分析

采用电阻蒸镀的方法将单一C15相ZrV2合金蒸发，经物理气相沉积在Mo底衬上沉积一层厚度约5μm的Zr-V／Mo膜。再将高纯铝(纯度大于99．99％)蒸发至Zr-V/Mo膜表面，从而制备出Al／Zr-V/Mo多层膜。     

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.     

溶胶-凝胶ZrO_2/SiO_2薄膜的激光损伤研究

采用溶胶-凝胶工艺分别制备了SiO2和ZrO2单层薄膜、ZrO2/SiO2双层膜以及ZrO2/SiO2多层高反膜。用输出波长为1064nm、脉宽为6.3ns的YAG激光器对薄膜进行了激光损伤实验。观察了薄膜经强激光辐照后的损伤情况,讨论了薄膜的激光损伤行为,并从理论上分析了产生这些损伤的原因,为进一步镀制高质量的ZrO2/SiO2多层高反膜提供了依据。     

高折射率光学薄膜的化学法制备研究

 报道了一种以ZrOC₁₂·8H₂O为源,溶胶-凝胶法制备高激光负载高折射率薄膜的新方法。薄膜采用旋转镀膜法制备,对薄膜的结构、光学特性及激光损伤阈值进行了测量,有机粘接剂对薄膜折射率及机械强度的影响也作了探讨。以该薄膜与SiO₂溶胶凝胶膜交替涂覆制成的多层高反膜,剩余透过率仅0.98%,激光损伤阈值达16J/cm²（3ns）。     

光学薄膜吸收损耗的研究

用横向光热偏转技术研究光学薄膜的吸收损耗.结果表明:对ZrO_2、MgF_2、ZnS等单层膜,薄膜-基底界面吸收、空气-薄膜界面吸收以及薄膜体内吸收三者处于同一量级,而对TiO_2、Ta_2O_5、SiO_2等样品,薄膜-基底界面吸收远大于空气-薄膜界面吸收及薄膜体内吸收,是吸收损耗的主要来源.     

电子束蒸发法制备ZrO2薄膜的相变模型分析

 用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO₂薄膜和含Y₂O₃摩尔分数为7%和13%的ZrO₂薄膜,即YSZ薄膜,通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型;并用X射线衍射（XRD）来测定ZrO₂和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明：ZrO₂镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相,YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在;YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO₂薄膜的损伤阈值,这是因为添加Y₂O₃后的YSZ材料的相比较稳定,在蒸发过程中不会发生相变,而ZrO₂材料则发生相变,产生缺陷,缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点,导致ZrO₂薄膜的损伤阈值降低。     

波长1315nm的石英窗口增透膜

 用Ta₂O₅/SiO₂膜系镀制了石英窗口增透膜。并在优化膜系,改进膜厚控制后,使得1315nm波长单面剩余反射率降到0.05%。     

波长1 31 5nm的石英窗口增透膜

用Ta     

Ta_2O_5薄膜的低能离子辅助蒸镀

用低能氧离子辅助蒸镀技术,制备了一系列Ta_2O_5薄膜.观测了薄膜的微结构,测量了薄膜的光吸收和光散射.实验指出,离子束轰击和基片加热同时进行,能够制得透明而匀均的Ta_2O_5薄膜.     

ZrO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜膜层间的渗透行为

 分别以丙醇锆和正硅酸乙酯为原料，采用溶胶-凝胶工艺制备了性能稳定的ZrO₂和SiO₂溶胶。用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了单层SiO₂薄膜、单层ZrO₂薄膜、ZrO₂/ SiO₂双层膜和SiO₂/ZrO₂双层膜。采用原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌，用椭偏仪测量薄膜的厚度与折射率，用紫外-可见光分光光度计测量了薄膜的透射率。对薄膜的透射光谱和椭偏仪模拟的数据进行分析，发现SiO₂/ZrO₂双层膜之间的渗透十分明显，而ZrO₂/SiO₂双层膜之间几乎不发生渗透。利用TFCalc模系设计软件,采用三层膜模型对薄膜的透射率进行模拟，得出的透射曲线与用紫外-可见光分光光度计测量的透射曲线十分符合。