Q开关Nd:YAG脉冲激光对红外滤光片的损伤效应

 介绍了由滤光片膜层结构决定的激光在光学薄膜中形成温度场及驻波场特性。用1.06μm调Q Nd:YAG激光器，在激光脉冲宽度10ns和光斑直径0.61μm的条件下，进行了激光辐照红外滤光片的损伤特性实验研究。根据脉冲激光辐照红外滤光片后样品损伤分析，发现滤光片的最初损伤发生在里面的膜层中，从而在实验上验证了计算得到的滤光片膜层中存在其温度场及驻波场的结果。它对提高红外滤光片的抗激光辐照能力研究具有一定的参考价值。     

光学薄膜界面吸收对温度场的影响

考虑光学薄膜中界面吸收的影响，提出了模拟界面吸收层模型，并对各种膜系的温度场进行了分析计算，文中对样品激光损伤的光热偏转实时观察结果支持了这一模型。     

激光诱导多层光学薄膜损伤分析与仿真

提出一种全面分析光学薄膜损伤特性的方法,根据热传导理论与电子增殖理论建立激光辐照下多层介质膜的损伤理论模型。以HfO₂/SiO₂多层高反膜为例,计算红外纳秒脉冲激光作用下膜系内部的温度场、应力场以及自由电子数密度分布,对其热学特性与电子增殖特性进行综合评估后,得到不同输入条件下膜系的损伤阈值。结果表明,薄膜材料的损伤特性会受到驻波场的影响,在1064 nm波长的激光辐照下HfO₂/SiO₂ 多层介质薄膜的热致应力损伤效应先于热熔融效应先于场效应发生,且薄膜中SiO₂层发生热损伤,而薄膜并未发生场损伤,此外薄膜的损伤阈值随着激光脉宽的增大而增大。     

KDP晶体微纳加工表层杂质对其激光损伤阈值影响的有限元分析

 根据KDP晶体杂质附近的温度场及热应力场理论,分析了微纳加工表层杂质影响下晶体温度场及热应力场的分布情况,发现杂质离子对激光的强吸收作用是造成KDP晶体损伤的主要原因之一,也是影响KDP晶体激光损伤阈值的最主要因素。通过分析还发现杂质半径对晶体的激光损伤阈值也有影响,并得到一个有害的杂质半径,使得杂质吸收能量最多,温度最高。另外杂质种类及杂质含量的不同也会对晶体的激光损伤阈值产生影响。     

长脉冲激光辐照下单层HfO2薄膜的温度场分析

激光系统中的光学薄膜极易受到高能激光的辐照而产生热损伤,因此研究长脉冲激光作用下光学薄膜的温度场非常重要。建立了二维轴对称杂质模型,使用有限元方法计算了单层HfO2薄膜材料的瞬态温度分布,进一步分析了铂金杂质粒子的吸收系数、填满深度对膜层及其基底最大温升的影响。结果表明：相比于纯净HfO2薄膜,当薄膜中杂质粒子深度为100 nm时,其表面最大温度增加1倍左右;当粒子深度大于750 nm时,基底温度高于薄膜表面温度,从而可以使热损伤从薄膜基底开始。研究结果对于长脉冲激光系统中的光学薄膜的制备和预处理,具有一定的指导意义。     

光学薄膜界面互相关特性的确定

本文实验测量了光学薄膜的散射波场分布,根据多层光学薄膜的矢量散射理论,确定了膜层界面的互相关特性.当空间频率较低时,对于膜层层数较少的膜系,膜堆内的各界面是完全相关的;若空间频率较高,则逐渐趋于部分相关模型.实验指出,膜层界面的互相关特性亦与所采用的蒸发技术有关.     

透射光学元件的1 064 nm激光损伤特性

通过对K9玻璃增透膜和偏振片的1 064 nm激光损伤试验,显示激光透射元件激光损伤的一个显著特点是形成针孔损伤,其大小在10～50 μm之间,分布呈分离状,其损伤深达基片表层及亚表层,与高反膜的激光损伤形态区别明显.K9和增透膜的孔洞损伤形成于后表面,偏振片形成于膜面,在一定的能量范围内,如能量提高1～2倍,激光能量与孔洞损伤的大小关联不大,只是孔洞的数量增加.孔洞的形成是由激光形成的驻波场引起的,并与基片表面及亚表面的损伤缺陷有关.     

1064 nm窄带干涉滤光片激光破坏研究

干涉滤光片由于内部谐振场共振吸收特性,其激光破坏过程有别于全反膜而具有特殊的性质。本文从谐振场及湿度场理论出发,计算得出了ZnS/MgF2为主材料的滤光片的谐振场及温度场分布规律。在此规律指导下,对相同膜系结构的一系列滤光片的激光破坏阈值、吸收及破坏形貌进行了测量与分析,结合实验结果对干涉滤光片独具特色的破坏发展过程作出了描述,并给出了一定的解释。     

双离子束溅射沉积HfO­­2光学薄膜的研究

 用双离子束溅射沉积氧化铪光学薄膜，并对此工艺下制备的氧化铪薄膜进行了光学性质、残余应力、结构特性以及激光损伤特性的研究。实验结果表明，用双离子束溅射沉积的氧化铪薄膜不仅结构均匀,膜层致密,无定形结构，而且具有极低的散射和吸收,均匀的非晶结构,杂质缺陷少,激光损伤阈值高。     

多层光学薄膜矢量散射的理论与实验研究

本文提出一种用以计算多层光学薄膜的矢量散射波场分布的新方法。并应用统计学原理,详细讨论了不同膜层界面的互相关模型及相应的光学薄膜散射特性。推导中应用了薄膜光学的惯用概念,所得公式亦比较简洁。还实验测量了光学薄膜的散射波场分布,并根据所建立的模型确定了所测光学薄膜的界面互相关特性。 关键词：     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO₂纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO₂的沉积时间及SiO₂的沉积时间一定而改变薄膜厚度时，多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明：具有纳米层状结构的Au/SiO₂多层薄膜在560 nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰，吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强，在Au颗粒浓度相同的情况下，复合薄膜 关键词： 2纳米复合薄膜')" href="#">Au/SiO₂纳米复合薄膜 多靶磁控溅射 吸收光谱 有效介质理论     

纳米硅薄膜光吸收谱的研究

用恒定光电导法测量了纳米硅(其晶粒尺寸为3-5nm,晶态成分比X_c为45％—50％)薄膜在0.9—2.5eV范围的光吸收谱。分析了在不同光子能量范围可能存在的对光电导作主要贡献的几种光跃迁过程,以及随着X_c的增加,材料由非晶、微晶转变为纳米硅薄膜时光吸收谱的变化。发现纳米硅晶粒之间的界面区(平均厚度约为1nm)中载流子的跃迁及传输过程对整个范围的光吸收谱起主导作用。联系纳米硅的这种特殊结构解释了有关实验结果。 关键词：     

表面热透镜技术测量3.8μm和2.8μm激光薄膜的微弱吸收

 采用表面热透镜技术，对3.8μm和2.8μm激光辐照下镀制在Si基底上的单层ZnS，YbF₃和YBC薄膜及不同膜系的YbF₃/ ZnS多层分光膜和多层高反膜，以及镀制在CaF₂基底上的增透膜进行了吸收测量，并对3.8μm和2.8μm 激光的测量结果进行了比较分析。实验结果表明，2.8μm波长下的吸收比3.8μm的大得多，两者之间约相差一个量级，测得的多层高反膜YbF₃/ZnS薄膜在的3.8μm处的最低吸收为4.57×10^－4，测量系统的灵敏度约为10^-5。     

Characterization of Nd Doped Films Prepared by Femtosecond Pulsed Laser DepositionSCIEI北大核心CSCD

Thin films of Nd : YAG and Nd : Glass were prepared on Si (100) substrate by pulsed laser deposition technology. The morphology of film surface and cross section, composition, absorption spectrum and photoluminescence (PL) spectra of films were investigated by scanning electron microscope (SEM), energy disperse spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectrometer(FTIR), optical parametric oscillator(OPO) and grating spectrometer. The results show that both Nd : YAG films and Nd : Glass films grown on the substrates at room temperature are amorphous. Nd : YAG films grown by PLD contain Nd element with 0. 15 at. % stoichiometric proportion. The absorption spectrum of bulk Nd : YAG target rather than deposited films exhibit two absorption peaks at 750 and 808 nm. There are no evident peaks in the photoluminescence spectra curve of Nd : YAG films. However, the photoluminescence spectra of Nd : Glass films with two sharp peaks at the wavelength of 877 and 1 064 nm are observed. It indicates that Nd is doped into glass host as optically active Nd3+ ions when Nd : Glass films grow at room temperature. But for Nd : YAG films, Nd don't incorporate into YAG host as Nd3+ ions.     

Multilayer Au/TiO2Composite Films with Ultrafast Third-Order Nonlinear Optical Properties

We report on the ultrafast third-order optical nonlinearity in multilayer Au/TiO2 composite films fabricated on quartz substrates by pulsed laser deposition technique. The linear optical properties of the films are determined and optical absorption peaks due to surface plasmon resonance of Au particles are observed at about 590hm. The third-order optical nonlinearities of the films are investigated by z-scan method using a femtosecond laser （50 fs） at the wavelength of 800 nm. The sample showed fast nonlinear optical responses with nonlinear absorption coefficient and nonlinear refractive index being -3.66 × 10^-10 m/W and -2.95 × 10^-17 m^2/W, respectively. The results also show that the nonlinear optical effects increase with the increasing Au concentration in the composite films.     

氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析

对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备，利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异，从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量，因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性，使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升 关键词： 氢化纳米硅 螺旋波等离子体 能带结构     

MO磁光薄膜的光致局域热研究

以激光照射下TbFeCo四层结构为例,通过体积功率函数g的纵向分布,分析了MO盘片各层的光能吸收情况.借助有限元方法对热扩散方程进行数值运算,给出了多层膜膜体温度的时空分布,分析了各层中的热扩散情况.通过对影响热磁记录的激光功率、激光照射时间和表面热流速率γ等因素的研究,给出了适合研究体系的激光功率、激光照射时间和表面热流速率.旨在通过TbFeCo这一特例的热学分析,为其它的光盘(如DVD-ROM)的热学研究提供借鉴. 关键词：     

Influence of Annealing Temperature on Structure, Optical Loss and Laser-Induced Damage Threshold of TiO2 Thin Films

TiO2 thin films are prepared on fused silica with conventional electron beam evaporation deposition. After annealed at different temperatures for 4h, the spectra and XRD patterns of the TiO2 thin film are obtained. Weak absorption of coatings is measured by the surface thermal lensing technique, and laser-induced damage threshold （LIDT） is determined. It is found that with the increasing annealing temperature, the transmittance of TiO2 films decreases. Especially when coatings are annealed at high temperature over 1173K, the optical loss is very serious. Weak absorption detection indicates that the absorption of coatings decreases firstly and then increases, and the absorption and defects play major roles in the LIDT of TiO2 thin films.     

飞秒脉冲激光沉积钕掺杂薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上生长了Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、光学掺量振荡器(OPO)以及光栅光谱仪等测试装置分析了薄膜的表面和断面结构形貌、组成成分、光学吸收谱以及光致发光谱。结果表明：在室温衬底温度下生长的Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜均呈无规则非定型结构,没有明显的取向性微晶生长;PLD生长的Nd∶YAG薄膜中存在0.15 at.%化学计量比的Nd元素;Nd∶YAG块体靶材在750和808 nm有两个明显的吸收峰,而薄膜没有明显的吸收峰;Nd∶YAG薄膜在808 nm波长泵浦光下没有明显的光致发光谱峰,而Nd∶Glass薄膜在877和1 064 nm波长处有明显的光致发光谱峰。说明在室温衬底温度下生长的Nd∶Glass薄膜中Nd元素以Nd3+光学活性离子形式掺杂进玻璃基质中,而Nd∶YAG薄膜中的Nd元素没有以Nd3+光学活性离子形式掺杂进YAG基质中。