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上海光机所薄膜损伤机制研究取得新进展:华体会体育-官网

发表日期:2021-04-01 发布者 :华体会体育-官网 浏览次数:30966

【华体会体育-官网】高功率激光系统的输入水平与薄膜元件的抗激光受损能力密切相关。薄膜元件的抗激光(纳秒脉冲激光)受损能力主要受限于薄膜中各种类型的缺失,缺失还包括源于基底、膜层以及镀膜后各个环节的缺失。随着镀膜工艺的变革,源于膜层中的缺失在相当大程度上获得了有效地诱导。源于基底的缺失在薄膜元件激光诱导受损过程中所起的起到日益突出,已沦为制约Nd:YAG激光基频波长薄膜元件受损阈值提高的关键因素。

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然而,该类缺失对激光薄膜影响程度的科研报导较较少,且大部分正处于定性研究,基底缺失影响薄膜元件受损阈值的机制仍未明朗。基底缺失还包括吸收性杂质缺失、表面划痕和坑点等结构性缺失,中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强劲激光材料重点实验室在国际光学期刊Opt.Lett.上公开发表原创性论文[Opt.Lett.40,3731-3734(2015)]、[Opt.Lett.40,1330-1333(2015)],明确提出利用飞秒激光加工坑点,说明了源于基底表面的结构性缺失诱导薄膜元件激光受损的机制。

  上海光机所中科院强劲激光材料重点实验室利用飞秒激光微加工平台在石英基底上制作了特定大小的坑点缺陷(长度:~7um,宽度:~3um,深度:~1um)。对沉积在有飞秒激光加工坑点和常规基底上的减反射膜和低光线膜的激光诱导受损不道德展开了研究与对比分析。

  研究结果表明,对于减反射膜而言,吸收性杂质缺失在激光诱导受损机制中扮演着极为重要的角色。基底表面/亚表面的吸收性杂质缺失在薄膜制取过程中向基底表面迁入并挤满成更大尺寸的杂质颗粒,进而与膜层再次发生耦合,诱导减反射膜元件在能流密度近高于膜层本征激光受损阈值的激光电离辐射下再次发生受损。

通过适当的技术手段(减少镀膜温度、镀膜前基底酸洗等)可以有效地诱导基底缺失与膜层的耦合,从而提高减反射膜的抗激光受损能力。  然而,低光线膜的展现出则迥然不同,结构性缺失在低光线膜的激光诱导受损机制中扮演着更为重要的角色,这主要归咎于两点:一、沉积在低光线膜上方的膜层中经常出现裂纹,造成膜层力学性质再次发生转变;二、结构性缺失造成膜层内部与膜层界面处电场再次发生强化。  上海光机所中科院强劲激光材料重点实验室对基底表面缺失诱导薄膜元件激光受损机制的了解,突破了传统的仅有注目薄膜自身性能的视角,为更进一步提高薄膜元件的抗激光受损能力明确提出了新的方向。

  Y.J.Chai,M.P.Zhu,K.Yi,W.L.Zhang,H.Wang,Z.Fang,Z.Y.Bai,Y.Cui,andJ.D.Shao,Experimentaldemonstrationoflaserdamagecausedbyinterfacecouplingeffectsofsubstratesurfaceandcoatinglayers,Opt.Lett.40,3731-3734(2015)  Y.J.Chai,M.P.Zhu,Z.Y.Bai,K.Yi,H.Wang,Y.Cui,andJ.D.Shao,Impactofsubstratepitsonlaser-induceddamageperformanceof1064nmhigh-reflectivecoatings,Opt.Lett.|华体会体育-官网。

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