1.06μm连续激光辐照TiO_2/SiO_2/K_9薄膜元件温升规律研究

利用1.06μm连续激光在不同强度下辐照TiO2/SiO2/K9薄膜元件,实验中用红外热像仪测量激光辐照在TiO2/SiO2/K9元件表面引起的温升随时间的变化,通过数据处理,获得激光辐照区域最高温度随辐照时间的增加而增加。同时,给出材料温升随材料发射率的变化关系。并用程序模拟不同激光强度下薄膜温度场的分布,通过实验测量数据校正数值模拟计算结果,给出TiO2/SiO2/K9薄膜元件温度随激光辐照强度和辐照时间的变化规律。并且获得在薄膜厚度方向:薄膜表面温度最高,基底与薄膜接触处温度最低;沿径向:激光辐照中心温度最高,边沿温度最低。     

连续激光辐照下二氧化钒薄膜热致相变实验研究

 介绍了VO₂薄膜的相变原理,用磁控离子溅射法制备了VO₂薄膜,并进行了X射线衍射和不同温度下的光谱透过率测量。在1.319 μm 连续波激光辐照下,实时测量了VO₂薄膜的温度变化,以及由于温度变化引起相变后对激光透过率的变化。结果表明,入射到薄膜表面的平均功率为8.9 W、光斑直径2 mm时,激光出光480 ms后,VO₂的温度从室温上升到约100 ℃,薄膜发生了相变,其对1.319 μm激光的透过率从相变前的48％降为相变后的28％。     

连续激光辐照下二氧化钒薄膜热致相变实验研究

介绍了VO2薄膜的相变原理,用磁控离子溅射法制备了VO2薄膜,并进行了X射线衍射和不同温度下的光谱透过率测量。在1.319 μm 连续波激光辐照下,实时测量了VO2薄膜的温度变化,以及由于温度变化引起相变后对激光透过率的变化。结果表明,入射到薄膜表面的平均功率为8.9 W、光斑直径2 mm时,激光出光480 ms后,VO2的温度从室温上升到约100 ℃,薄膜发生了相变,其对1.319 μm激光的透过率从相变前的48％降为相变后的28％。     

脉冲激光辐照下VO_2薄膜温升的有限元分析

为掌握高功率脉冲激光防护中脉冲激光各参量对VO2薄膜温升的具体影响,采用有限元分析程序ANSYS的热分析模块分析了VO2薄膜在脉冲激光辐照下的温度场变化,分析讨论了CO2脉冲激光的光斑尺寸、功率密度、脉冲宽度、重复频率四个参量,对VO2薄膜达到相变温度的时间与相变区域尺寸的影响.结果表明,光斑尺寸等四个参量共同影响薄膜达到相变温度的时间,在一定范围内增大光斑尺寸和功率密度可缩短薄膜相变的时间,而薄膜相变区域尺寸所占光斑面积的比例与二者并无直接关系,增大脉宽或重频都有利于缩短薄膜达到相变的时间,但前者对单脉冲产生热量的提升比后者效果更明显.     

脉冲激光辐照TiO2／SiO2薄膜的热效应

用1．06μm单脉冲激光辐照TiO2／SiO2薄膜，利用得到的综合参数K来计算不同能量下单脉冲激光辐照薄膜产生的温度场和热应力场，并对计算结果进行分析，获得了温度场和热应力场在激光辐照过程中的变化过程及热应力在脉冲激光辐照薄膜过程中起主导作用。     

ns激光辐照ZrO_2薄膜剥落的理论研究

在ns激光辐照光学薄膜温度分布的基础上,利用最大剪应力理论建立了光学薄膜发生迎光剥落的理论模型,得到了发生损伤相应的应力分布和膜层剥落半径与入射激光能量关系.通过数值分析,验证了理论模型与实验结果基本保持一致,膜层临界损伤阈值与实验结论在数量级上保持一致;剥落半径与入射能量关系曲线与实验结果基本吻合.指出薄膜的损伤形态与其附着力强度有着密切关系,只有当附着力强度小于某一定值(～9.4×104N/cm2)时,才会发生剥落.     

ns激光辐照ZrO2薄膜剥落的理论研究

在ns激光辐照光学薄膜温度分布的基础上，利用最大剪应力理论建立了光学薄膜发生迎光剥落的理论模型，得到了发生损伤相应的应力分布和膜层剥落半径与入射激光能量关系．通过数值分析，验证了理论模型与实验结果基本保持一致，膜层临界损伤阈值与实验结论在数量级上保持一致；剥落半径与入射能量关系曲线与实验结果基本吻合．指出薄膜的损伤形态与其附着力强度有着密切关系，只有当附着力强度小于某一定值（～9．4×10^4N／cm^2）时，才会发生剥落．     

激光辐照下薄膜镜面波纹损伤机理研究

用透镜将脉冲激光束聚焦在铝膜镜面上,在部分样品的激光损伤边缘区,出现波纹状损伤形貌。大多数情况下,有多套波纹同时存在,在镜面形成花纹,或者其中有一两套波纹占优势。提出了脉冲激光辐照下光学元件损伤区边缘产生波纹的一种光干涉模型：认为样品表面本身存在微米级杂质颗粒或者表面缺陷点在激光辐照下首先产生鼓包变形,鼓包或杂质颗粒将激光反射（散射）在未发生变形的区域,与直接辐照在该区域的激光束产生干涉,使得变形区周围的光强呈周期性分布,当变形区进一步损伤后,则在损伤区周围留下了波纹状图案。模拟实验验证了这种设想。     

激光辐照下薄膜镜面波纹损伤机理研究

 用透镜将脉冲激光束聚焦在铝膜镜面上，在部分样品的激光损伤边缘区，出现波纹状损伤形貌。大多数情况下，有多套波纹同时存在，在镜面形成花纹，或者其中有一两套波纹占优势。提出了脉冲激光辐照下光学元件损伤区边缘产生波纹的一种光干涉模型：认为样品表面本身存在微米级杂质颗粒或者表面缺陷点在激光辐照下首先产生鼓包变形，鼓包或杂质颗粒将激光反射（散射）在未发生变形的区域，与直接辐照在该区域的激光束产生干涉，使得变形区周围的光强呈周期性分布，当变形区进一步损伤后，则在损伤区周围留下了波纹状图案。模拟实验验证了这种设想。     

超短脉冲激光辐照下金属薄膜的热行为

对双温模型的重要热学参量电子热容、电子弛豫时间、电子热导率进行量子化处理，使双温模型能适用于自由电子温度比较高的情况.利用前向差分算法，数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型，所得的结果更接近实验值.经过分析得出： 1）薄膜前表面自由电子温度达到最大值的时间约为0.27 ps,得到的损伤阈值与实验值符合较好.2）电子热容对电子温升规律影响非常大.电子热导率对自由电子温升规律也有较大的影响.3）在趋肤层内自由电子温升非常快，不同厚度自由电子温度达到最大值所需的时间延迟不明显.趋肤层以下自由电子温度升高较慢，不同厚度自由电子达到最大值所需的时间延迟明显.     

连续激光辐照下光学材料损伤阈值的光斑效应

实验发现，光学材料的激光损伤阈值对激光光斑大小有强烈的依赖关系。研究了连续激光和匀质材料相互作用的机制，针对小光斑情形的材料响应和大光斑情形的结构响应分别提出各自不同的物理模型来解释光斑效应。研究表明，材料响应中的光斑效应基于热传导引起的光斑区热弥散，边界条件不同，破坏阈值与光斑大小的依赖关系也不尽相同。     

ZnO薄膜的激光辐照效应研究

研究了KrF准分子激光辐照对ZnO薄膜的本征缺陷.紫外（UV）发光以及表面形貌的影响,并对室温下ZnO的UV发射机理进行了详细探讨.结果表明激光辐照打断了薄膜内Zn—O键,氧空位（锌填隙）增多,导致表面电阻率下降,载流子浓度升高,调节激光辐照能量密度,可在较大范围内调控ZnO薄膜中的施主缺陷浓度;同时在激光热效应作用下,薄膜晶粒熔融长大,表面粗糙度大大降低;室温下ZnO薄膜的UV发光包括自由激子复合发光（FX）及其声子伴线（FX-LO）,缺陷浓度决定了FX与FX-LO的相对强度比,进而影响UV发射峰的强度以及位置.因此,激光辐照可以快速、有效地对ZnO薄膜内的缺陷浓度进行调控,从而控制其室温下的UV发射强度,这对于提高ZnO基光电器件的性能具有重要意义.     

ZnO薄膜的激光辐照效应研究

研究了KrF准分子激光辐照对ZnO薄膜的本征缺陷.紫外（UV）发光以及表面形貌的影响,并对室温下ZnO的UV发射机理进行了详细探讨.结果表明激光辐照打断了薄膜内Zn—O键,氧空位（锌填隙）增多,导致表面电阻率下降,载流子浓度升高,调节激光辐照能量密度,可在较大范围内调控ZnO薄膜中的施主缺陷浓度;同时在激光热效应作用下,薄膜晶粒熔融长大,表面粗糙度大大降低;室温下ZnO薄膜的UV发光包括自由激子复合发光（FX）及其声子伴线（FX-LO）,缺陷浓度决定了FX与FX-LO的相对强度比,进而影响UV发射峰的强度以及位置.因此,激光辐照可以快速、有效地对ZnO薄膜内的缺陷浓度进行调控,从而控制其室温下的UV发射强度,这对于提高ZnO基光电器件的性能具有重要意义. 关键词： ZnO薄膜 激光辐照 紫外发光 缺陷浓度     

激光辐照TiO2／SiO2薄膜损伤时间简捷测量

随着激光技术的快速发展，激光功率有了很大的提高，这对于光电探测系统来说是一个致命的威胁。任何一种薄膜在激光功率超过薄膜的损伤阈值时，薄膜就被破坏，光电系统就要面临失效。目前尚未见薄膜损伤时间测量的报道。文中研究不同功率激光辐照薄膜的损伤时间。     

1.06 μm连续激光辐照TiO2/SiO2/K9薄膜元件温升规律研究

利用1．06μm连续激光在不同强度下辐照TiO2／SiO2／K9薄膜元件,实验中用红外热像仪测量激光辐照在TiO2／SiO2／K9元件表面引起的温升随时间的变化,通过数据处理,获得激光辐照区域最高温度随辐照时间的增加而增加。同时,给出材料温升随材料发射率的变化关系。并用程序模拟不同激光强度下薄膜温度场的分布,通过实验测量数据校正数值模拟计算结果,给出TiO2／SiO2／K9薄膜元件温度随激光辐照强度和辐照时间的变化规律。并且获得在薄膜厚度方向：薄膜表面温度最高,基底与薄膜接触处温度最低;沿径向：激光辐照中心温度最高,边沿温度最低。     

辐照激光能量对SiO2薄膜特性及结构的影响

 为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化,本文以K9玻璃为基底,采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜,并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照,研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值（LIDT）的变化。结果表明,样片膜厚随激光能量的增加而减小,辐照激光能改善薄膜表面形貌,并使样片LIDT值提高,最终能使样片的LIDT值从16.96 J/cm2提高至18.8 J/cm2。     

CWCO_2激光辐照下硅的光吸收特性

本文基于半导体材料硅(Si)中电子、空穴的费米统计分布,计算了Si对CO_2 激光的透射率随温度的变化,并用实验理论作了验证.说明在强CO_2激光辐照下,Si对CO_2激光能量有着强烈的吸收,其机理主要是自由载流子吸收.     

纳米TiO_2薄膜的拉曼光谱

本文测量了纳米TiO2 薄膜的Raman散射谱 ,并用B1g模计算了不同厚度的纳米TiO2薄膜的粒度。结果表明 ,随着膜厚的增加 ,粒度也在增加 ,膜厚达到一定程度后 ,粒度的增加量减少     

飞秒激光辐照下硅薄膜的非傅里叶能量输运

当激光能量激励时间与能量载子的特征弛豫时间相当时，能量输运不再是建立在温度梯度基础上的扩散方式，宏观输运模型失去其成立的物理基础，需要用更严格的包含电声子相互作用的非傅里叶输运模型来描述。针对飞秒激光作用下100nm厚度硅薄膜内的微观能量输运过程，从弛豫时间近似下的电子Boltzmann输运方程出发（仅考虑电子间的弹性散射），结合电子和声子的能量守恒方程（包含电子和声子之间的能量耦合项），可以得到双曲双步输运方程：     

不同波长激光同时辐照薄膜热效应研究

通过分析两个不同波长激光同时辐照下薄膜体内驻波场分布并求解热传导方程,得到1 064 nm激光和355 nm激光在三倍频分离膜内共同作用下二维温度场分布.研究表明:1 064 nm激光和355 nm激光共同作用引起薄膜体内的温升峰值高于相同能量1 064 nm激光单独作用引起的薄膜体内的温升峰值,低于相同能量355 nm激光单独作用引起的薄膜体内的温升峰值.