Ta2O5／SiO2硬膜双腔滤光片激光损伤特性研究

研究了Ta2O5／SiO2硬膜双腔干涉滤光片带内、带边及带外的吸收和激光损伤特性。实验发现，对于作用激光，带通滤光片的驻波场分布、吸收率和损伤阈值在带内、带边和带外的响应特性对作用激光波长均呈现出明显的选择性。根据实验结果，结合滤光片的驻波场分析，给出了带通滤光片的损伤机理。

Ta2O5膜在532, 800 和 1064 nm波长的n-on-1体系下的激光损伤阈值研究

Ta2O5膜采用传统的电子束蒸发方法制备，并在氧气中673 K的条件下进行了退火12 h处理。首先在1-on-1体系下对Ta2O5膜进行了532和1064 nm波长下的激光损伤阈值（LIDT） 研究，然后在n-on-1体系下分别对532，800和1064 nm三种波长下的激光损伤阈值进行了研究。结果表明在n-on-1体系下Ta2O5膜在532和1064 nm波长下的阈值均高于1-on-1体系下的阈值。此外，在n-on-1体系下，薄膜的阈值随波长增加而增大。同时发现，在氧气中进行退火对Ta2O5膜的光学性能

高激光损伤阈值溶胶-凝胶ZrO2薄膜

采用醇热法水解氧氯化锆（ZrOCl2·8H2O）制备ZrO2溶胶，提拉法涂膜。采用粘度、粒度分布、折射率、IR、DSC、AFM等测试手段对溶胶和薄膜性能进行表征。结果表明，ZrO2溶胶颗粒的平均粒径为18．9nm，薄膜经300℃热处理后折射率可高达1．95，膜层表面均匀平整，表面平均粗糙度仅为0．561nm，膜层的激光损伤阈值为14J／cm^2（1064nm，1ns）。

固着磨料加工工艺对磷酸盐钕玻璃亚表面缺陷的影响

散粒磨料研磨与固着磨料研磨是光学研磨加工过程中的两种主要手段,但两者材料去除的机制不同。目前针对高功率固体激光装置中的主要工作物质——磷酸盐激光钕玻璃的亚表面缺陷(SSD)研究相对较少,因此在实验的基础上,通过系统地研究固着磨料对磷酸盐激光钕玻璃的研磨工艺过程,分析了多种因素,如磨料粒径、载荷大小、机床转速,以及结合剂材料与冷却液等对钕玻璃亚表面缺陷形成的影响,并与散粒磨料研磨工艺所产生的亚表面缺陷进行了比较,对关键工艺参数进行定量,为高质量钕玻璃制造工艺的选型以及进一步优化亚表面缺陷提供了重要的参考数据。

磷酸盐钕玻璃表面/亚表面损伤特性实验研究

系统地研究了光学研磨过程中,磨料粒径、载荷大小以及机床转速对钕玻璃表面及亚表面损伤的影响。结果表明,机床转速和载荷基本不改变材料表面粗糙度,而较大载荷或较低机床转速产生较大的亚表面缺陷,表面粗糙度和亚表面缺陷缺陷深度基本与最大磨料粒径呈正比,载荷增倍使亚表面缺陷与表面粗糙度的常数比值增加0.05。研究结果为钕玻璃加工工艺改进提供了参考依据。

A New theory for evaluating the number density of inclusions in films

A new formulation derived from thermal characters of inclusions and host films for estimating laser induced damage threshold has been deduced. This formulation is applicable for dielectric films when they are irradiated by laser beam with pulse width longer than tens picoseconds. This formulation can interpret the relationship between pulse-width and damage threshold energy density of laser pulse obtained experimentally. Using this formulation, we can analyze which kind of inclusion is the most harmful inclusion. Combining it with fractal distribution of inclusions, we have obtained an equation which describes relationship between number density of inclusions and damage probability. Using this equation, according to damage probability and corresponding laser energy density, we can evaluate the number density and distribution in size dimension of the most harmful inclusions. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

应用离子后处理技术提高薄膜激光损伤阈值

利用电子束热蒸发方法在K9玻璃基底上沉积氧化锆薄膜,并对其中一些样品用低能O2^+进行了后处理.采用表面热透镜技术测量薄膜样品表面弱吸收,采用显微镜观察样品离子后处理前后的显微缺陷密度.测试结果表明:经离子后处理样品表面的缺陷密度从18.6/mm^2降低到6.2/mm^2,且其激光损伤阈值从15.9 J/cm^2提高到23.1 J/cm^2,样品的平均吸收率从处理前的1.147×10^-4降低到处理后的9.56×10^-5.通过对处理前后样品的表面微缺陷密度、吸收率及损伤形貌等的分析发现:离子后处理可以降

Design and properties analysis of multi-layer dielectric used in pulse compressor gratings

Used in chirped-pulse amplification system and based on multi-layer thin film stack, pulse compressor gratings (PCG) are etched by ion-beam and holographic techniques. Diffraction efficiency and laser-induced damage threshold rely on the structural parameters of gratings. On the other hand, they depend greatly on the design of multi-layer. A theoretic design is given for dielectric multi-layer, which is exposed at 413.1 nm and used at 1053 nm. The influences of coating design on optical characters are described in detail. The analysis shows that a coating stack of H3L (H2L) (boolean AND) 9H0.5L2.01H meets the specifications of PCG well. And there is good agreement of transmission between experimental and the theoretic design. (c) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.

脉宽压缩光栅用的多层膜设计和性能分析

应用于啁啾脉冲放大技术中的脉宽压缩光栅是基于多层膜作为基底，利用全息干涉技术和离子束技术刻蚀而成。脉宽压缩光栅的衍射效率和抗激光损伤阈值一方面依赖于光栅结构的设计，另一方面很大程度上取决于作为基底的多层膜的设计。给出了以413．1nm作为写入波长，1053nm作为使用波长的多层介质光栅膜的设计．样品在ZZS-800F、型真空镀膜机上采用电子束蒸发方式沉积而成，并给出了膜系结构对光学性能影响因素的详细分析，结果表明膜系H3L(H2L)^9H0．5L2．03H满足光栅膜的指标。给出了样品光学特性测试，其使用波

多层介质膜脉冲压缩光栅近场光学特性分析

利用傅里叶模式理论分析了TE波自准直角入射的使用条件下，多层介质膜光栅的光栅区和多层膜区电场分布的特点．分别讨论了HfO2和SiO2为顶层光栅材料时，光栅结构参数对光栅脊峰值电场的影响，结果表明，对于不同膜厚的顶层材料，存在一个最佳膜厚度，使光栅脊峰值电场最小，并且当膜厚增大时，设计大高宽比的光栅可以降低该电场峰值．最后，在大角度条件下使用多层膜光栅也可以降低光栅脊处的峰值电场．

HfO2薄膜的结构对抗激光损伤阈值的影响

利用蒸发氧化铪和离子辅助蒸发金属铪反应沉积氧化铪薄膜，对两种工艺下制备的氧化铪薄膜进行光学和结构以及激光损伤特性的研究，实验结果表明，用金属铪反应沉积的氧化铪薄膜不仅结构均匀，并且具有较高的激光损伤阈值．文章对损伤阈值和薄膜的结构及光学特性之间的关系进行了讨论。

脉冲激光辐照光学薄膜的缺陷损伤模型

建立了缺陷吸收升温致薄膜激光损伤模型，该模型从热传导方程出发，考虑了缺陷内部的温度分布以及向薄膜的传导过程，通过引入散射系数简化了Mie散射理论得出的吸收截面．对电子束蒸发沉积的ZrO2：Y2O3单层膜进行了激光破坏实验，薄膜样品的损伤是缺陷引起的，通过辉光放电质谱法对薄膜制备材料的纯度分析发现材料中的主要杂质元素为铂，其含量为0．9％．利用缺陷损伤模型对损伤过程进行了模拟，理论模型和实验结果取得了较好的一致性．

退火对ZrO2薄膜微结构及激光损伤阈值的影响

利用电子束蒸发方法在Yb:YAG晶体和熔融石英衬底上沉积单层ZrO2薄膜,分别在673 K和1 073 K的温度下经过12 h退火以后,通过X射线衍射(XRD)分析了薄膜晶相,计算了薄膜的晶粒尺寸;利用表面热透镜技术获得了薄膜的吸收;测量了退火后薄膜的激光损伤阈值.实验结果表明:两种衬底上的薄膜结构受到退火温度和衬底表面结构的影响,高温退火有利于单斜相的形成,含单斜相的ZrO2薄膜具有较高的激光损伤阈值,而由于衬底的吸收,Yb:YAG晶体上薄膜的损伤阈值远小于石英衬底上薄膜的损伤阈值.

Characteristics of high reflection mirror with an SiO2 top layer for multilayer dielectric grating

The high reflection (HR) mirror composed of dielectric stacks with excellent spectrum characteristics and high damage resistant ability is critical for fabricating multilayer dielectric (MLD) grating for pulse compressor. The selection of the SiO2 material as the top layer of the HR mirror for grating fabrication is beneficial for improving the laser-induced damage threshold of MLD grating as well as minimizing the standing-wave effect in the photoresist during the exposure process. Based on an (HLL) H-9 design comprising quarter-waves of HfO2 ( H) and half-waves of SiO2 ( L), we obtain an optimal design of the HR mirror for MLD grating, the SiO2 top layer of which is optimized with a merit function including both the diffraction efficiency of the MLD grating and the electric field enhancement in the grating. Dependence of the performance of the MLD grating on the fabrication error of the dielectric mirror is analysed in detail. The HR mirror is also fabricated by E-beam evaporation, which shows good spectral characteristics at the exposure wavelength of 413 nm and at the operation wavelength of 1053 nm and an average damage threshold of 10 J cm(-2) for a 12 ns pulse.