Investigation on the properties of high reflective mirror prepared by ion-beam sputtering

The single-sided and dual-sided high reflective mirrors were deposited with ion-beam sputtering (IBS). When the incident light entered with 45 degrees, the reflectance of p-polarized light at 1064 nm exceeded 99.5%. Spectrum was gained by spectrometer and weak absorption of coatings was measured by surface thermal lensing (STL) technique. Laser-induced damage threshold (LIDT) was determined and the damage morphology was observed with Lecia-DMRXE microscope simultaneously. The profile of coatings was measured with Mark III-GPI digital interferometer. It was found that the reflectivity of mirror exceeded 99.9% and its absorption was as low as 14 ppm. The reflective bandwidth of the dual-sided sample was about 43 nm wider than that of single-sided sample, and its LIDT was as high as 28 J/cm2, which was 5 J/cm2 higher than that of single-sided sample. Moreover, the profile of dual-sided sample was better than that of substrate without coatings.

氧碘激光器相位延迟片的制备与性能研究

多层介质反射镜在非正入射的时候，两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。利用矩阵法，根据菲涅耳公式和电磁场边界条件，推导出p，s波的相移。通过优化设计．入射角为54°，在1285～1345nm之间p，s波获得了270°±1°的相移，同时也使反射率在99．5％以上。用离子束溅射技术制备相位延迟膜，用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性，在相应波段获得了262．4°±1．8°的相移，同时也使反射率在99．6％以上。误差的主要来源是离子源工作特性会产生不均匀的过渡层和最外层会吸收一些水气、灰尘等也产生

高反射率193nm Al2O3／MgF2反射膜的实验研究

用电子束热蒸发方法在熔融石英基底上沉积了Al2O3和MgF2两种材料的单层膜，研究了两种材料的光学特性，采用光度法计算并给出了薄膜材料在180～230nm的折射率n／和消光系数k的色散曲线。以两种材料作为高低折射率材料组合，采用1／4波长规整膜系设计并镀制了193nm的高反射膜，反射膜在退火后的反射率在193nm达到96％以上。结果表明在一定工艺条件下Al2O3和MgF2两种材料能够在193nm获得较好的光学性能，适用于高反射膜的制备。

反射式相位延迟器的性能研究

多层介质反射镜在非正入射的时候，两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。通过优化设计，入射角为45°，在1285～1345nm之间p，s波获得了270°±0．15°的相移和99．5％以上的反射率。对使用的膜系进行了每层光学厚度的误差分析。用离子柬溅射技术制备相位延迟膜，在大气中对样品进行不同温度的退火，用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性。结果表明，未退火的样品在相应波段获得了267．5°±0．5°的相移和99．6％以上的反射率；根据拟合分析，最外层的误差和折射率与设计值的偏差是发生相移偏小的

不同膜层数的Mo/Si多层膜的表界面粗糙度和软X射线反射率

用磁控溅射法制备了顶层分别是Mo膜层和Si膜层的两个系列的Mo/Si多层膜，它们的周期厚度相同但是膜层数各不相同。Mo/Si多层膜的周期厚度和界面粗糙度由小角X射线衍射（SAXRD）曲线拟和得到。用原子力显微镜测量了Mo/Si多层膜的表面粗糙度。在国家同步辐射实验室测量了Mo/Si多层膜的软X射线反射率。通过理论和试验研究，发现Mo/Si多层膜的软X射线反射率主要由周期数和界面粗糙度决定，表面粗糙度对Mo/Si多层膜的软X射线反射率影响较小。

三硼酸锂晶体上1064 nm, 532 nm, 355 nm三倍频增透膜的设计

采用矢量法设计了三硼酸锂晶体上1064 nm、532 nm和355 nm三倍频增透膜,结果表明1064 nm、532 nm和355 nm波长的剩余反射率分别为0.0017％、0.0002％和0.0013％。根据误差分析,薄膜制备时沉积速率精度控制在＋5.5％时,1064 nm、532 nm和355 nm波长的剩余反射率分别增加至0.20％、0.84％和1.89％。当材料折射率的变化控制在＋3％时,1064 nm处的剩余反射率增大为0.20％,532 nm和355 nm处分别达0.88％和0.24％。与薄膜

研究扩散屏障层对Mo/Si多层膜软X射线反射率影响的模拟

在特定波长下,用四层结构模型模拟了Mo/Si多层膜的软X射线反射率.研究了扩散屏障层dMo-on-Si和dSi-on-Mo对Mo/Si多层膜软X射线反射率的影响.研究发现,扩散屏障层并不总是损害Mo/Si多层膜的光学性能,通过合理设计dMo-on-Si和dSi-on-Mo厚度,增加dMo-on-Si与dSi-on-Mo的比值,也能提高多层膜的软X射线反射率.

Al2O3和Cr过渡层对Ag膜光学性质及其附着力的影响

研究了在玻璃基底上镀制Al2O3和Cr过渡层对Ag膜反射率及附着力的影响.分光光度计测试了Ag膜的反射率,结果表明,与Cr过渡层相比,Al2O3过渡层对Ag膜反射率的降低相对较小;而且,随着Al2O3厚度的增加,Ag膜的反射率先增大后减小.XRD与AES测试表明,引入Al2O3或Cr可明显细化Ag晶粒,减弱Ag膜（111）织构;Al2O3作过渡层时,Al原子向Ag层中扩散显著;而Cr作过渡层时,只有少量Cr原子扩散进入Ag层.因此,Al2O3作过渡层能显著增强薄膜与玻璃基体之间的附着力.

用不同的Mo靶溅射功率制备Mo／Si多层膜

用磁控溅射法制备了周期厚度和周期数均相同的Mo／Si多层膜，用原子力显微镜和小角X射线衍射分别研究了Mo靶溅射功率不相同时，Mo／Si多层膜表面形貌和晶相的变化。随后在国家同步辐射实验室测量了Mo／Si多层膜的软X射线反射率。研究发现，随着Mo靶溅射功率的增大，Mo／Si多层膜的表面粗糙度增加，Mo的特征X射线衍射峰也增强，Mo／Si多层膜的软X射线峰值反射率先增大后减小。

Mo／Si软X射线多层膜的界面粗糙度研究

用磁控溅射法分别制备了以Mo膜层和Si膜层为顶层的Mo／Si多层膜系列，利用小角X射线衍射确定了各多层膜的周期厚度。以不同周期数的Mo／Si多层膜的新鲜表面近似等同于同一多层膜的内界面，通过原子力显微镜研究了多层膜界面粗糙度随膜层数的变化规律。并在国家同步辐射实验室测量了各多层膜的软X射线反射率。研究表明：随着膜层数的增加，Mo膜层和Si膜层的界面粗糙度先减小后增加然后再减小，多层膜的峰值反射率先增加后减小。

反射率对入射角扫描测定单轴晶体的折射率

通过分析波矢沿任意方向的单轴晶体的折射率,在光轴位于入射面内时,给出了入射光分别为s光和p光的反射率拟合函数。利用改进的反射率扫描仪,测量了CaCO3晶体的s光和p光反射率随入射角变化情况,由理论拟合获得单轴晶体的两个主折射率,分别为no=1.6559和ne=1.4851。这种方法不需要对样品进行加工,其精度达到0.0001。另外,对于晶体光轴未知的情况,采用改进的布儒斯特技术分别测出三个晶体表面的布儒斯特角,由此可以确定光轴的方向。

用于钕玻璃啁啾脉冲放大系统光谱整形的多层介质膜反射镜

在千焦拍瓦高功率啁啾脉冲放大系统设计中,为了尽量消除增益窄化和增益饱和效应的影响,同时尽可能提高高功率激光输出脉冲信噪比参数,激光脉冲时空和光谱的整形问题备受关注.提出一种光谱整形新方法,利用特定结构的多层介质膜反射镜,可实现对大能量高功率啁啾脉冲钕玻璃放大系统中啁啾脉冲的光谱整形.研究结果表明,只要合理选择多层介质膜系的结构参数,可有效地控制其反射率分布,且在保证反射相位基本不变的条件下其调制度可超过60%.针对钕玻璃1053nm波长设计而成的光谱整形反射镜,反射带宽可达到196nm,色分辨率约为0.1nm,在几十纳米波长范围所对应的相位偏差小于12mrad,相当于λ/524,能够满足"神光Ⅱ"千焦拍瓦改造的技术指标要求.

渐变反射率镜的设计与制备

按照高斯型渐变反射率镜(GRM)的参数要求,采用了中间层厚度渐变的方案对膜系和掩模板形状进行设计.根据薄膜的实际需求和具体的沉积设备,设计了掩模和掩模切换装置.在一次高真空环境下镀制了渐变反射率镜的所有膜系.采用直接测量的方法,测量了高斯型渐变反射率镜反射率的径向分布.测试结果表明,用这种技术制备的样品,与设计要求基本一致.分析得出,掩模板形状与精度对镀制结果有影响.随着设计尺寸减小,掩模板对膜料分子的散射作用增强,使样品中心反射率小于设计要求,边缘出现旁瓣.提出了减小基片与掩模板之间的距离和提高膜厚监控的精度的改善方案.

反射型导模共振滤波器设计

导模共振滤波器由于其高峰值反射率,低旁带反射,窄带以及带宽可控等优良特性引起了人们极大的关注,采用亚波长光栅的导模共振效应可以实现传统基于高低折射率介质的多层膜滤波器所无法实现的特殊功能,在弱调制模式下,其共振带宽可以被压缩到零点几纳米,但是由于介质表面和空气层的菲涅耳反射,使得偏离或者远离共振区时的反射率偏高,根据等效介质理论,亚波长光栅在远离共振区可以被看为均匀的薄膜,本文通过对导模共振光栅进行单层、双层以及三层抗反射设计,有效的降低了导模共振光栅的旁带反射率,从而在可见光波段获得了性能优良的共振滤波器.

引入过渡层提高介质减反膜的抗激光损伤阈值

提出了一种用于提高介质减反膜的损伤阈值的新的方法，在H2.5L (H:HfO2, L:SiO2)的膜层与基底之间引入4个1/4光学厚度的SiO2薄膜，发现抗激光损伤阈值提高了50%，并且保持1064nm处的反射率低于0.09%。本文分析了造成这一提高的机制，一定厚度的氧化硅过渡层的引入是一种提高介质减反膜的损伤阈值的灵活有效的方法。