三倍频分光膜在1064 nm的破斑特性研究

采用电子束蒸发方式制备了两种不同材料组合的分光膜,分别对其在波长1064 nm激光辐照下的损伤阈值进行了测试,用Alpha-Step 500台阶仪对破斑进行了深度测量。实验结果表明,破斑呈现出表面层的剥落和深坑破坏两种形态。表面层的剥落深度在一定范围内不随能量密度的变化而变化；深坑破坏深浅不一,是膜内缺陷融化、汽化及喷发的综合作用的结果,是损伤阈值降低的主要原因。

LBO晶体上具有不同厚度过渡层的倍频增透膜的设计和制备

Design and preparation of frequency doubling antireflection coating with different thicknesses of interlayer were investigated for LiB₃O₅ (LBO) substrate. The design was based on the vector method. The thickness of the inserted SiO₂ interlayer could be changed in a wide range for the four-layer design with two zeros at 1064 and 532 nm. The coatings without any interlayer and with 0.1 quarter-wave (λ/4), 0.3 λ/4, 0.5 λ/4 SiO₂ interlayer were deposited respectively on LBO by using electron beam evaporation technique. All the prepared coatings with SiO₂ interlayer indicated satisfying optical behavior. This expanded our option for the thickness of an interlayer when coating on LBO substrate. The prepared films with SiO₂ interlayer showed better adhesion than that without any interlayer. The thickness of the interlayer affected the adhesion, the adhesion for the coating with 0.5 λ/4 SiO₂ interlayer was not as good as the other two.}

Y_2O_3稳定ZrO_2薄膜的结构和光学特性

用电子束蒸发法制备出四种不同Y2O3含量的Y2O3稳定ZrO2（YSZ）薄膜,用X射线衍射和透射光谱测定薄膜的结构和光学性能.结果表明：随着Y2O3含量的增加,ZrO2薄膜从单斜相向高温相（四方相和立方相）转变,获得了结构稳定的YSZ薄膜;YSZ薄膜的晶粒尺寸都比ZrO2薄膜的大,但随着Y2O3加入量的增加,晶粒尺寸有减小的趋势,薄膜表面也趋向光滑平整.所有YSZ薄膜的透射谱线都与ZrO2薄膜相似,在可见光和红外光区都有较高的透过率.Y2O3的加入还可以改变薄膜的折射率,在一定范围内可得到所需的任意折射率

两种后处理方法对HfO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸发和光电极值监控技术制备了氧化铪薄膜，并分别用两种后处理方法（空气中退火和氧等离子体轰击）对样品进行了处理．然后，对样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值进行了测试分析．实验结果表明，两种后处理方法都能不同程度地降低了氧化铪薄膜的吸收损耗、提高了抗激光损伤阈值．实验结果还表明，氧等离子体轰击的后处理效果明显优于热退火，样品的吸收平均值在氧等离子体后处理前后分别为34．8ppm和9．0ppm，而基频（1 064nm）激光损伤阈值分别为10．0J／cm^2和21．4J／cm^2．

LBO晶体上1064，532nm倍频增透膜的镀制及性能分析

用电子束蒸发沉积方法在X切LBO（X-LBO）晶体上镀制了两种不同膜系结构的1064和532nm倍频增透膜，其中一种膜系结构为基底／ZrO2／Y2O3／A12O3／SiO2／空气，另一种为基底／0．5Al2O3／ZrO2／Y2O3／A12O3／SiO2／空气，两种膜系结构的主要差别在于有无氧化铝过渡层。测量了薄膜的反射率光谱曲线，发现两种增透膜在1064和532nm处的反射率均小于0．5％，实际镀制结果与理论设计曲线的差异主要是由材料折射率的变化引起的。且对样品在空气环境中进行了温度为473K的退火处理，

沉积温度对LaF3薄膜性能的影响

abstract {LaF₃ single-layer coatings were prepared by thermal boat evaporation at the deposition temperatures of 189, 255, 277 and 321°C respectively. The crystal structures of the coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD). A spectrophotometer was employed to measure its transmittance. Moreover, refractive index, extinction coefficient and cut-off wavelength were obtained from the measured transmittance spectral curve. The residual stress was evaluated by the Stoney's equation and optical interferometer. Laser induce damage threshold (LIDT) was performed by a tripled Nd:YAG laser system. The results show that the crystallization status becomes better with the deposition temperature increasing. Correspondingly, the grain size also gets larger. Meanwhile, the coatings become more compact and the refractive index increases. However, the absorption of coatings seriously rises and the cut-off wavelength drifts to the long wave. In addition, the residual stress also increases and the intrinsic stress plays a determinant role in the coating. The LIDT of the coating also enhances at high temperature.}

离子束辅助反应制备的氧化铪薄膜特性

采用电子束直接蒸发氧化铪、无辅助电子束反应蒸发和离子束辅助反应蒸发金属铪3种沉积方式制备了单层HfO2薄膜,对样品的光学性能、结构特性以及激光损伤特性进行了研究。实验结果表明:通过反应沉积的方法可以有效减少缺陷产生并改善均匀性,施加离子辅助可以提高薄膜的折射率,在一定条件下还可以有效地降低吸收,但激光损伤阈值仍未达到直接采用氧化铪制备的水平;晶体结构方面,离子辅助条件下可以获得单斜相氧化铪薄膜,并且随着轰击能量的提高由(002)面的择优取向向(-111)面转变。

薄膜厚度对HfO2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的，利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化，计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试，讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力，应力值随薄膜厚度的增加而减小，当薄膜厚度达到一定值后，应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。

沉积速率对热舟蒸发LaF3薄膜性能的影响

用热舟蒸发方法在不同的沉积速率下制备了LaF3单层膜,并对部分单层膜进行了真空退火。分别采用X射线衍射(XRD),Lambda 900 光谱仪和355 nm Nd∶YAG脉冲激光测试了薄膜的晶体结构、透射光谱和激光损伤阈值(LIDT),并通过透射光谱计算得到样品的折射率和消光系数。实验结果表明,增大沉积速率有利于LaF3薄膜的结晶和择优生长,可以提高薄膜的致密性和折射率,但薄膜的抗激光损伤能力有所下降;沉积速率太大,又会恶化薄膜的结晶性能,同时薄膜中产生大量孔洞,薄膜的机械强度降低,导致薄膜的折射率减小和

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。

低损耗193nm增透膜

计算了适用于193nm增透膜设计与制备的基底与薄膜材料的光学常数,并在此基础上对193nm增透膜进行了设计、制备与性能分析.发现基底材料的吸收损耗对增透膜元件的影响很大,超过一定值时,增透膜元件的设计透过率将达不到理想水平.对单面增透膜的设计与制备结果表明,当吸收损耗降低到一定程度,散射损耗成为不可忽略的因素.采用热舟蒸发方法实现了性能良好的193nm减反射膜,剩余反射率在0.2%以下.

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。

基于平板夹具的电子束蒸发沉积薄膜中的挖坑效应分析

电阻加热具有比较好的加热均匀性,可以认为对于非升华性材料,具有比较理想的平面源发射特性n=1。而电子束加热时,通常n=2~3,甚至可以为6,发射特性参数的范围大,没有取值指导理论或规律,具有很大的不确定性,这对分析薄膜均匀性非常不利。采用细分蒸发源为无数个小的面蒸发源的思想,建立了镀膜材料出现挖坑效应时薄膜厚度均匀性的分析模型。分析结果表明电子束蒸发方法很难获得理想的平面蒸发源,不同程度的挖坑效应将使得n值不同程度地偏离n=1,挖坑效应越明显,n值越大。可以从镀膜机结构设计及薄膜沉积工艺选取两方面着手,降低挖坑效应带来的影响。该研究对认识蒸发源材料发射特性的物理含义具有重要意义,对实验工作同样具有指导性意义。

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．