脉冲激光诱导光学薄膜元件损伤识别方法综述

随着激光技术的不断发展,对应用于大功率、高能量激光系统,以及激光防护系统中的光学薄膜器件提出了高损伤阈值的要求。但目前在激光损伤阈值的测量上,还存在测量标准不统一、重复性不好、准确性差、相互结果难以比对等问题,其主要原因在于不同的材料及膜系适用于不同的损伤识别方法。对目前国内外在损伤识别方法方面的研究进行了总结,阐述了图像法、散射法、等离子闪光法,等离子体光谱法等多种不同的损伤识别方法,介绍了各种方法识别损伤的原理、特点,以及损伤识别的效果,期望对激光损伤阈值测试方面的研究具有参考和借鉴。     

外加偏置电场下类金刚石薄膜激光损伤形貌

使用非平衡测控溅射技术沉积了类金刚石薄膜,对比了外加偏置电场前后薄膜的抗激光损伤表面形貌变化,发现薄膜施加偏置电场后,薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜,损伤形貌存在明显不同,损伤面积减小,薄膜的激光损伤情况得到改善。这表明外加偏置电场对薄膜的损伤有影响,激光在薄膜中激励产生的光生电子在电场作用下产生快速漂移,间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度,减缓了薄膜的石墨化,提高了薄膜的抗激光损伤能力。     

干涉条纹图像处理的相位解包新方法

干涉图的处理是光干涉计量中的关键技术.采用泰曼一格林型干涉系统,建立被测物与干涉相位之间的数学模型,通过MATLAB软件,实现对被测参数的自动化测量.基于二维快速傅里叶方法的基本原理,提出一种新的相位解包算法--菱形种子算法,通过识别1个种子点,然后依次向相邻4点扩展,再把这4个点作为第二批种子点,依次向各自的4点邻域扩展,以菱形轨迹遍历所有的有效信息点,以到达整幅图像相位解包的目的.采用该算法测量薄膜样片的厚度,测试结果与ZYGO测试结果比较,PV误差为0.036 4λ,RMS最大误差为0.003λ,证明该算法虽然处理的是单幅干涉图,但可以得到高精度的相位分布.     

基于ANSYS的二维谐性磁场分析

非平衡磁控溅射镀膜机中的磁场分布对镀膜有着重要的影响。介绍一种利用有限元法求解非平衡磁控溅射镀膜机中带电线圈所产生的磁场的方法。根据电磁场理论，推导出求解带电线圈所产生的磁场的计算模型，利用基于有限元法的ANSYS软件对非平衡磁控溅射镀膜机中线圈所产生的磁场分布进行了数值模拟。通过与实测值进行比较，验证了计算模型和计算结果的可靠性。总结了非平衡磁控溅射镀膜机中的磁场分布情况，为优化镀制薄膜设计方案和提高薄膜质量提供了参考依据。     

UBMS技术制备DLC薄膜的光学常数椭偏分析

采用宽光谱变角度椭圆偏振仪对非平衡磁控溅射（UBMS）技术沉积的类金刚石（DLC）薄膜的光学常数进行了测量与分析。在建立模型时,根据DLC薄膜成膜特性,分析和调整了模型结构;综合考虑了表面粗糙度、薄膜与基底表面及界面因素对测试结果的影响,将表面层和界面层分离出来,并采用有效介质方法对它们的影响作了近似处理。结果表明：硅基底上采用UBMS技术制备DLC薄膜的椭偏数据,经该模型拟合后均方误差（MSE值）从37.39下降到4.061,提高了测量精度。     

基于相位偏移干涉术的薄膜厚度测量方法

为解决薄膜厚度的高精度测量问题,提出一种基于相位偏移干涉术的薄膜厚度测量新方法,利用该方法对一个实际SiO₂薄膜样片进行测试,通过对所获取的干涉图进行相位解包及数据分析处理,实现对薄膜样片厚度的精确测试。结果表明：该方法具有非接触和测量精度高等优点,所测薄膜厚度的峰谷值为0.162μm,均方根值为0.043μm,为薄膜工艺的进一步研究提供了检测方法上的技术保障。     

激光诱导击穿光谱在薄膜损伤分析中的应用

提出了应用激光诱导击穿光谱技术对薄膜损伤特性进行表征的方法,研究了纳秒脉冲激光作用下薄膜损伤时的等离子体光谱特征,并应用该技术对薄膜的抗激光损伤特性进行了测量.实验测得,HfO2单层膜在78mJ的激光能量的辐照下,薄膜损伤时的等离子体温度为2 807.4K,且电子密度为7.4×1017cm-3.利用识别薄膜损伤时的等离子体光谱的特征,准确地判断了薄膜是否损伤,避免了薄膜损伤的误判现象.结果表明,激光诱导击穿光谱技术适用于薄膜的激光损伤测试中,并且是一种非常有效的测试分析方法.     

高损伤阈值激光薄膜的制备方法

近年来,随着大功率、高能量激光系统的不断发展,光学薄膜的抗激光能力成为制约激光系统高质量发展的瓶颈之一。基于不同的制备方法及工艺参数会对薄膜的损伤阈值产生重要的影响,就薄膜镀制前、镀制中以及镀制后三个方面对提高损伤阈值的方法进行综述,其中包括膜料优选、膜系设计、溶剂清洗、离子束清理、制备方法、离子束后处理、激光后处理等内容。     

类金刚石薄膜及其进展

为了使研究者能更详细地了解类金刚石（DLC）薄膜的研究现状,综述了类金刚石薄膜的特性及应用,分析对比了目前常用的一些类金刚石薄膜的制备方法,包括物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）,并对类金刚石薄膜的抗强激光损伤特性以及提高其激光损伤阈值的方法进行了论述。结果发现,利用PVD法制备的DLC膜的硬度可以达到40 GPa~80 GPa,且薄膜的残余应力可以达到0.9 GPa~2.2 GPa之间,而CVD法则由于反应气体的充入导致类DLC薄膜的沉积速率大大降低,故使用率不高。同时,优化膜系的电场强度设计,采用合理的制备工艺,进行激光辐照后处理,施加外界电场干预均可有效地提高DLC薄膜的抗激光损伤能力, 且目前的DLC薄膜的激光损伤阈值可达到2.4 J/cm2。     

确定薄膜光学常数的一种新方法

介绍用光谱曲线同时确定薄膜材料折射率n、消光系数k和薄膜厚度d的方法,给出严格的计算公式和处理过程,以及计算程序框图。用微型计算机很容易实现这一计算。