热键合制作Yb：Y3Al5O12／Y3Al5O12复合晶体

采用热键合技术制备了Yb：Y3Al5O12／Y3Al5O12（Yb：YAG／YAG）复合晶体，对复合晶体进行了结构表征和键合质量检测，利用光学显微镜和扫描电镜观察了复合晶体横截面的形貌；在偏光显微镜下观察键合区域的应力，利用干涉条纹来表征复合晶体的光学均匀性；通过红外透过光谱的测量来检测复合晶体的键合质量．实验结果表明：热键合技术制备的Yb：YAG／YAG复合晶体键合界面处无界面缺陷，不存在复合界面空间过渡层，光学均匀性良好．

Yb:Y2O2S的粉体制备和光谱性质

通过助熔剂固相反应法制备了5%Yb掺杂的硫氧化钇(Y2O2S)粉体。通过对其漫反射光谱和荧光光谱的测量，估算得Yb3+离子在Y2O2S晶格中的晶场分裂。由光谱数据计算得Yb3+离子的2F7/2能级在Y2O2S中的分裂值为709cm-1，适合于Yb3+离子的准三能级的激光运转。由5％Yb：Y2O2S的发射光谱拟合得出其峰位，峰高及峰宽。为了比较，相关的5％Yb：YAG的数据也被给出。

沉积温度对热舟蒸发MgF2薄膜性能的影响

采用热舟蒸发方法沉积了氟化镁（MgF2）材料的单层膜，沉积温度从200℃上升到350℃，间隔为50℃。测量了样品的透射率和反射率光谱曲线，进行了表面粗糙度的标定，并在此基础上进行了光学损耗及散射损耗的计算。同时对355nm波长处的激光诱导损伤阈值进行了测量。结果表明：随着沉积温度的升高，光学损耗增加;在短波长范围散射损耗在光学损耗中所占比例很小，光学损耗的增加主要由吸收损耗引起；在355nm波长处的损伤阈值变化与吸收损耗的变化趋势相关，损伤机制主要是吸收起主导作用。样品的微缺陷密度也是影响损伤阈值的一个重要因素，损伤阈值随缺陷密度的增加而降低。

1064nm与532nm激光对电子束蒸发制备的HfO2／SiO2高反膜损伤比较

研究了电子束蒸发制备的HfO2／SiO2高反膜在1064nm与532nm激光辐照下的损伤行为。基频激光辐照时损伤形貌主要为节瘤缺陷喷溅留下的锥形坑。当能量密度较大时出现分层剥落；二倍频激光损伤主要是由电子缺陷引起的平底坑，辐照脉冲能量密度稍高时也会产生吸收性缺陷引起的锥形坑，但电子缺陷的损伤阈值更低；随着辐照脉冲能量密度的增大分层剥落逐渐成为主要的损伤形貌。分析认为，辐照激光波长的变化。引起吸收机制的变化从而导致了损伤阈值及损伤机制的差异。

4H-SiC基底Al_2O_3/SiO_2双层减反射膜的设计和制备

在4H-SiC基底上设计并制备了Al2O3/SiO2紫外双层减反射膜,通过扫描电镜(SEM)和实测反射率谱来验证理论设计的正确性。利用编程计算得到Al2O3和SiO2的最优物理膜厚分别为42.0nm和96.1nm以及参考波长λ=280nm处最小反射率为0.09%。由误差分析可知,实际镀膜时保持双层膜厚度之和与理论值一致有利于降低膜系反射率。实验中应当准确控制SiO2折射率并使Al2O3折射率接近1.715。用电子束蒸发法在4H-SiC基底上淀积Al2O3/SiO2双层膜,厚度分别为42nm和96nm。SEM截面图表明淀积的薄膜和基底间具有较强的附着力。实测反射率极小值为0.33%,对应λ=276nm,与理论结果吻合较好。与传统SiO2单层膜相比,Al2O3/SiO2双层膜具有反射率小,波长选择性好等优点,从而论证了其在4H-SiC基紫外光电器件减反射膜上具有较好的应用前景。

单脉冲飞秒脉冲激光对单层和高反光学薄膜的损伤

用电子柬蒸发的方法在BK7玻璃上制备了ZrO2单层膜和ZrO2／SiO2高反膜，利用掺Ti：sapphire飞秒激光系统输出的中心波长为800nm，脉宽为50fs的激光脉冲对这两种样品进行了激光损伤阈值测试．实验结果表明，ZrO2单层膜的阂值比ZrO2／SiO2高反膜的高；这与传统的纳秒脉冲激光的损伤情况相反．利用光离化和碰撞离化激发电子到导带，形成电子等离子体基本模型并对此现象进行了解释．同时，用显微镜对样品的损伤形貌进行了观测，对损伤的特点进行了表征．

电子束蒸发镀膜速率控制

介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法,选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的SiO_2和HfO_2,对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究。采用比例积分微分(PID)闭环反馈控制,通过Ziegler-Nichols工程经验公式进行原始参量整定,并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理,速率控制的实验结果表明,采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进,能获得良好的速率控制。针对速率控制中存在的难点问题进行了分析,并提出改进措施:将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制。

基底温度对直流磁控溅射ITO透明导电薄膜性能的影响

用直流磁控溅射法制备透明导电锡掺杂氧化铟(ITO)薄膜,靶材为ITO陶瓷靶,组分为m(In2O3):m(SnO2)=9∶1。运用分光光度计、四探针测试仪研究了基底温度对薄膜透过率、电阻率的影响,并用X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行结构分析。计算了晶面间距和晶粒尺寸,分析了薄膜的力学性质。实验结果表明,在实验设备条件下,直流磁控溅射ITO陶瓷靶制备ITO薄膜时,适当的基底温度(200℃)能在保证薄膜85%以上高可见光透过率下,获得最低的电阻率,即基底温度有个最佳值。薄膜的结晶度随着基底温度的提高而提高。

Hot-pressed translucent aluminum oxynitride (AlON) ceramics

AlON with a composition of Al23O27N5 was prepared by hot pressing at temperatures lower than 1900°C. The microstructures and final properties, including both mechanical properties and optical properties, of the sintered specimens were studied. The results showed that sintering temperature had a great influence on the densification of specimens and could lead to very different properties, especially the optical transmittance and the maximum infrared transmission.

LiB3O5晶体上四倍频增透膜设计

采用矢量法设计了三硼酸锂（LiB3O5，LBO）晶体上1064nm、532nm、355nm和266nm四倍频增透膜．结果表明，在1064nm、532nm、355nm和266nm波长的剩余反射率分别为0．0019％、0．0031％、0．0061％和0．0047％．根据容差分析，薄膜制备时沉积速率准确度控制在＋6．5％时，基频、二倍频、三倍频和四倍频波长的剩余反射率分别增加至0．24％、0．92％、2．38％和4．37％．当薄膜材料折射率的变化控制在＋3％时，1064nm波长的剩余反射率增大为0．18％，532nm、355nm和266nm波长分别达0．61％，0．59％，0．20％．与薄膜物理厚度相比，膜层折射率对剩余反射率的影响大．对膜系敏感层的分析表明，在1064nm和266nm波长，从入射介质向基底过渡的第二层膜厚度变化对剩余反射率的影响最大，其次是第一膜层．在532nm和355nm波长，从入射介质向基底过渡的第一和第四膜层是该膜系的敏感层．误差分析也表明，薄膜材料的色散对特定波长的剩余反射率具有明显影响，即1064nm、532nm、355nm和266nm波长的剩余反射率分别增加至0．30％、0．23％、0．58％和3．13％．

三种不同后处理方式对ZrO_2薄膜性能的影响

采用有氧热处理、激光预处理和离子后处理三种方式对电子束蒸发(EBE)制备的单层ZrO_2薄膜进行了后处理,并分别对样品的光学性能和抗激光损伤阈值(LIDT)特性进行了研究。实验结果表明,热处理方式可以有效排除膜层内吸附的水气,弥补薄膜制备过程中的氧损失,使得光谱短移、吸收减小、损伤阈值增高;激光预处理过程可以在一定程度上减少缺陷、提高损伤阈值,但对膜层的光谱和吸收情况没有明显的改善作用;而离子后处理能够提高膜层的堆积密度、减少缺陷、降低吸收从而提高损伤阈值。由于三种方式处理机制不同,在实际应用中应根据膜层的性能选择合适的处理方式。

SiO_2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。

沉积温度对氧化钇稳定氧化锆薄膜残余应力的影响

采用自制掺摩尔分数12%的Y2O3的ZrO2混合颗粒料为原料,在不同的沉积温度下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品。利用ZYGOMarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对氧化钇稳定氧化锆薄膜的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度对残余应力的影响。实验结果表明:随沉积温度升高,氧化钇稳定氧化锆薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大;用X射线衍射仪表征了不同沉积温度下氧化钇稳定氧化锆薄膜的微观结构,探讨了薄膜微观结构与其应力的对应关系,并对比了纯ZrO2薄膜表现出的应力状态。

不同方法制备的Ta_2O_5薄膜光学性能和激光损伤阈值的对比分析

采用电子束蒸发(EBE)和离子束溅射(IBS)制备了不同的Ta_2O_5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理。研究了制备的Ta_2O_5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量。结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子束溅射的薄膜的光学性能。电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大。退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高。退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子束蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值。

355nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火。采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察。实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点。JGS1熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力。