氧离子束辅助沉积氧化铪薄膜的激光损伤阈值研究

电子枪蒸发制备了氧化铪薄膜,对氧离子束辅助和未辅助两种情况下的样品进行了折射率、吸收、激光损伤阈值等属性的测试,结果表明,氧离子束辅助沉积的样品与未辅助沉积的样品相比具有高的折射率和高的吸收,以及稍低的激光损伤阈值.经过分析发现,薄膜的激光损伤阈值是影响薄膜抗激光特性的不利因素和有利因素竞争的结果,离子束辅助沉积技术在引入结构致密等有利因素的同时,也引入了吸收增加等不利因素.

全内反射式衍射光栅近场光学特性

利用傅里叶模式理论分析了具有高衍射效率的全内反射式衍射光栅在TE和TM偏振态下的近场光分布特点，讨论了光栅结构参数以及入射角度对光栅内电场增强的影响。结果表明：全内反射光栅内部电场分布对偏振态较敏感，光栅槽深和占宽比对电场增强影响较小，光栅内的峰值电场随光栅周期增大而增大，并且峰值电场随着入射角度的增大而减小。在应用于高功率激光时，降低光栅内部的电场增强可以有效降低损伤风险。

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。

多层介质膜脉冲宽度压缩光栅与超短脉冲作用时的性能分析

基于啁啾脉冲放大技术的超短脉冲激光系统是提供超快、超强激光的重要途径，具有良好输出波形和高损伤阈值的多层介质膜脉冲宽度压缩光栅是获得高峰值功率脉冲激光的关键。基于傅里叶谱变换方法和严格模式理论，分析了多层介质膜光栅（MDG）在超短脉冲作用下的光学特性。结果表明，当MDG的反射带宽小于具有高斯分布的入射脉冲的频谱宽度时，-1级反射脉冲呈非对称高斯分布，其前沿出现振荡，并且-1级反射脉冲能量开始剧烈下降，讨论了MDG结构参数对其反射带宽的影响。分析了MDG与超短脉冲作用时的近场光分布，对提高其抗激光损伤特性具

真空室内金属杂质污染对光学薄膜性能的影响

真空室内金属粒子污染是降低激光薄膜性能的一个重要因素。采用高真空残余气体分析仪,对薄膜沉积过程中的气氛进行分析。发现由黄铜制作的加热灯架在工作时会分解出Zn,在这种条件下沉积薄膜,会使薄膜中掺入金属杂质,导致薄膜激光破坏阈值降低。采用表面分析技术对薄膜的组分进行分析,证实薄膜中锌杂质的存在。激光破坏实验证明,含有锌杂质的薄膜的破坏阈值明显降低。

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。

Working pressure dependence of properties of Al2O3 thin films prepared by electron beam evaporation

The effects of working pressure on properties of Al2O3 thin films are investigated. Transmittance of the Al2O3 thin film is measured by a Lambda 900 spectrometer. Laser-induced damage threshold (LIDT) is measured by a Nd:YAG laser at 355nm with a pulse width of 7ns. Microdefects were observed under a Nomarski microscope. The samples are characterized by optical properties and defect, as well as LIDT under the 355 nm Nd: YAG laser radiation. It is found that the working pressure has fundamental effect on the LIDT. It is the absorption rather than the microdefect that plays an important role on the LID T of Al2O3 thin film.

Design of high-efficiency diffraction gratings based on rigorous coupled-wave analysis for 800nm wavelength

We report on the design of a high diffraction efficiency multi-layer dielectric grating with wide incident angle and broad bandwidth for 800 nm. The optimized grating can achieve > 95% diffraction efficiency in the first order at an incident angle of 5 degrees from Littrow and a wavelength from 770nm to 830 nm, with peak diffraction efficiency of > 99.5% at 800 nm. The electric field distribution of the optimized multi-layer dielectric grating within the gratings ridge is 1.3 times enhancement of the incidence light, which presents potential high laser resistance ability. Because of its high-efficiency, wide incident, broad bandwidth and potential high resistance ability, the multi-layer dielectric grating should have practical application in Ti:sapphire laser systems.

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。

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。

SiO2保护层和退火对Ta2O5薄膜激光损伤阈值影响的对比研究

Ta2O5薄膜采用传统的电子束蒸发方法沉积在BK7基底上。文中对SiO2保护层和退火对Ta2O5薄膜的激光损伤阈值的不同影响进行了研究。结果表明，SiO2保护层不会影响薄膜内的电场分布，薄膜微结构和微缺陷密度，但是会使薄膜的吸收稍微增大；而退火对降低薄膜的微缺陷密度和吸收较有效。SiO2保护层和退火都有利于提高Ta2O5薄膜的抗激光损伤能力，并且退火对提高阈值的影响更为明显。此外，采用SiO2保护层和退火结合的方法，获得了具有最大激光损伤阈值的薄膜。

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。