高性能大口径顺磁旋光玻璃

旋光玻璃广泛用于激光的调制、偏转、开关和高功率激光系统的隔离器.旋光玻璃的主要性质为费尔德常数.含高顺磁离子的旋光玻璃具有大的费尔德常数,可见区高透过等优点.具有较大磁矩和较低f-d跃迁能隙的顺磁离子铽应具有大的费尔德常数.本工作以高Tb2O3含量的Tb2 O3-B2O3-Al2O3-SiO2为基本系统.研究玻璃的形成;测定了不同Tb3+离子浓度时的费尔德常数,符合线性关系;调整玻璃组成以避免析晶,发展了波长632 nm的费尔德常数为75.1～116.4 rad/(T·m)的TG20,TG28,TG32旋光玻璃系列.建立了10升规模铂坩埚高温熔炉,成形和退火设备.形成口径30 cm旋光玻璃的生产能力.产品的1054 nm光吸收小于0.008 cm-1,1 ns的激光破坏阈值大于8 J/cm2,透过波前畸变小于五分之一波长.所制造的旋光玻璃已用于美国Lawrence Livermore国家实验室,中国"神光Ⅱ"升级,英国Rutherford实验室的Vulcan Laser System和CNRS CEA Luli等高功率激光系统.     

大口径光学元件薄膜厚度均匀性修正

研究了2.2 m高真空箱式镀膜机镀膜时的实际膜厚分布情况。对非球面和平面光学元件,分别采用行星夹具和平面公转夹具并利用修正板调节膜厚均匀性。从实验上实现了大口径薄膜均匀性的调节,并获得较为理想的结果。口径在700 mm范围内,对于凹面均匀性可以控制在0.7%以内,平面均匀性在1%以内;口径在1 200 mm范围内凹面元件均匀性可控制在1%以内,平面1 300 mm口径以内窗口均匀性可控制在1%以内。镀制了口径在400~1 300 mm的多种天文观测上使用的反射镜、增透膜等,获得了理想的光谱曲线与较好的使用效果。     

大口径光学元件薄膜厚度均匀性修正

 研究了2.2 m高真空箱式镀膜机镀膜时的实际膜厚分布情况。对非球面和平面光学元件,分别采用行星夹具和平面公转夹具并利用修正板调节膜厚均匀性。从实验上实现了大口径薄膜均匀性的调节,并获得较为理想的结果。口径在700 mm范围内,对于凹面均匀性可以控制在0.7%以内,平面均匀性在1%以内;口径在1 200 mm范围内凹面元件均匀性可控制在1%以内,平面1 300 mm口径以内窗口均匀性可控制在1%以内。镀制了口径在400~1 300 mm的多种天文观测上使用的反射镜、增透膜等,获得了理想的光谱曲线与较好的使用效果。     

大口径激光玻璃光学加工的质量控制

大口径激光玻璃光学加工的特点是加工指标要求高、难度大,加工周期长,而质量控制是保障大口径激光玻璃光学加工质量满足要求和促进工艺进步的管理手段。从质量控制和质量管理的角度出发,阐述了在大口径激光玻璃光学加工中质量控制的特点和质量控制的方法,其目的是通过流程检验和控制,人员、设备、物料管理,环境管理,以及先进的质量控制和分析方法的应用来提高加工的质量稳定性和合格率。实践证明:在大口径激光玻璃光学加工中推行质量管理,产品的合格率和加工效率得到了较为显著的提高。     

基于离子束溅射大口径光学元件平坦化层均匀性研究

针对大口径光学元件溅射沉积膜厚不均匀的问题,采用离子束溅射平坦化层来改善光学元件表面粗糙度.利用膜厚检测仪测出光学元件沉积面上的中心区域以及各边缘区域的膜厚值,计算离子束在光学元件中心与边缘驻留时间比,并通过MATLAB拟合驻留时间分布规律,根据所得的数据进行逐级修正.实验结果表明,当驻留时间比优化为-26.6%时,可以实现在直径300～600mm大口径的光学元件上均匀镀膜,以熔石英表面上镀硅膜为例,溅射沉积6h,表面膜厚为212.4±0.3nm,薄膜均匀性达到0.4%.     

深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究

膜厚均匀性作为高精度光学薄膜的重要参数,对光学薄膜的性能起到至关重要的作用,特别是大尺寸高精度反射膜,对膜厚均匀性的要求极高。本文通过研究蒸发源的发射特性与膜厚分布,结合Mathcad软件建立精准数学及物理模型,编写自动程序,模拟修正挡板形状,极大地提高了薄膜制备均匀性修正的效率与准确性。通过该方法,在公自转行星蒸发沉积设备上制备了直径为320 mm的非球面深紫外反射镜,在紫外(240～300 nm)波段平均反射率大于97.5%,均匀性优于0.5%。本研究对大口径非球面薄膜的均匀性修正提供了理论基础与技术支撑。     

大口径超薄基板双面溅射膜厚均匀性研究

可见光高透射近红外高截止滤光片采用大口径超薄尺寸的玻璃作为基板,在两面同时沉积制备而成,因此对薄膜均匀性及成膜后基板面型有着较高的要求。以Nb/Si作为薄膜靶材,采用反应溅射镀膜的方法,从靶材磁场强度分布、公-自转系统、基板夹具遮挡角度三个方面分析膜厚均匀性的差异,采用对称膜系结构,实现红外截止滤光片上下表面薄膜应力平衡。最终制备的薄膜均匀性在300 mm范围内达到0.13%,基板翘曲度为0.085 mm,满足使用需求。