定向离子清洗对基片表面性质的影响

为提高高功率激光薄膜的抗激光损伤能力，研究了定向离子清洗对玻璃基片表面性质的影响。用End-Hall型离子源在不同清洗参数下对K9玻璃基片进行了清洗，用光学显微镜验证了基片的二次污染和离子的清洗效果，用静滴接触角仪测量了基片在离子清洗前后对水滴的接触角，用原子力显微镜和轮廓仪分别观测了不同参数的离子清洗前后的基片表面形貌和粗糙度，分析了基片清洗后表面性质如清洁、表面能、接触角、表面粗糙度、表面形貌的变化机理。研究表明定向离子清洗可有效去除二次污染、增加基片表面能、控制基片表面粗糙度和表面形貌，是一种有效改善基片表面性质的处理方法。     

利用总积分散射仪研究不同清洗技术下的基片表面粗糙度

为了探讨不同清洗工艺对基片表面微观粗糙度的影响,利用总积分散射(TIS)仪分别对不同条件下超声清洗的K9玻璃基片,End-hall离子源清洗的K9玻璃基片和Kaufmann离子源清洗的熔石英基片的表面均方根(RMS)粗糙度进行了系统表征.结果表明,K9玻璃基片经不同条件下的超声波清洗后,由于清洗过程中表面受到损伤,其RMS粗糙度均有所增加;而对于End-hall离子源和Kaufmann离子源清洗的基片,其表面RMS粗糙度的变化受清洗过程中离子束流、清洗时间和离子束能量等实验参量的影响较为明显,选择合适的实验参量可以降低基片表面粗糙度.     

提高氧化物介质膜层损伤阈值的研究

采用新清洗工艺对K9玻璃基片进行了清洗,镀制了多种氧化物介质膜,镀膜后的膜层损伤阈值比一般清洗要高出一倍多。用等离子体光法和相衬显微镜观察法相结合来判断损伤,分别用1-on-1测试法和R-on-1测试法确定了膜层的激光损伤阈值。     

准分子激光直接清洗硅片上油脂的实验研究

本文报道了采用输出激光波长为308nm,脉冲宽度为28ns的准分子激光直接清洗硅片上油脂的实验研究,通过改变光束大小或调节激光输出能量来改变基片表面上的激光能量密度,研究激光能量密度对激光清洗效果的影响。从实验中得到硅片的激光清洗阈值为0.2J/cm2,损伤阈值为1.2J/cm2。     

激光清洗阈值和损伤阈值的研究

讨论了采用波长为３０８ｎｍ，脉冲宽度为２８ｎｓ的准分子激光清洗基片的实验研究，分析了激光清洗过程中清洗阈值和损伤阈值存在的原因，并对它们进行了定量性推导。     

激光辐照下金纳米缺陷诱导光学玻璃损伤特性

采用离子束溅射的方式,在K9玻璃基片表面引入金纳米杂质缺陷,通过原子力显微镜(AFM)测得金纳米尺寸直径在50~100 nm之间。采用不同能量密度的激光对样品进行点阵式的单脉冲辐照(1-on-1)并且对损伤阈值及典型损伤形貌进行了实验及理论分析。损伤阈值采用零几率处的损伤密度。结果表明:引入金纳米杂质缺陷后其抗激光损伤阈值由裸基片的26.6 J/cm2下降为15.5 J/cm2。通过微分干涉显微镜,随着激光能量的增加,损伤呈爆炸坑形貌,主要呈现纵向加剧损伤。金纳米杂质缺陷在K9玻璃基片上形成了强吸收中心(引入金纳米杂质K9玻璃基片的弱吸收(47.33 ppm,1 ppm=10-6)是裸K9玻璃基片(3.57 ppm)的13倍)造成局部高温,这是造成损伤的诱因。通过计算,金纳米杂质对K9玻璃基片的作用包括两部分:当激光辐照在K9玻璃基片上,首先是热应力引起玻璃的破裂;随后杂质汽化产生的蒸汽压加剧材料的破坏,引起局部炸裂。     

可在线应用的大口径溶胶-凝胶膜光学元件激光清洗工艺研究(特邀)

在高功率激光装置中,光学元件表面的污染物会降低光束质量甚诱导光学元件损伤。针对装置中受污染的镀有SiO₂溶胶-凝胶增透膜的大口径真空隔离片(430 mm×430 mm),使用波长为355 nm的Nd:YAG脉冲激光器模拟在线激光清洗实验。实验中采用了单发次激光干式清洗与气流置换系统辅助的激光清洗系统,研究了关键特征参数对激光在线清洗效果的影响规律,获得了可用于激光在线清洗的工艺参数。光学元件的处理采用光学显微镜、暗场成像法表征以及图像处理软件分析。实验结果表明,激光在线清洗光学元件存在最佳工艺窗口。通过气流置换辅助的激光清洗方法后,相较于单纯的单发干式激光清洗,激光清洗能力有大幅提升。因此,气流置换系统辅助单发激光清洗能有效提高其清洗能力,为高功率激光装置中大口径光学元件表面污染物在线去除提供了一种有效手段。     

激光冲击波清洗K9玻璃表面SiO2颗粒的研究

光学元件表面的颗粒污染物会影响到光学系统的正常运行,为了解决此污染问题,采用激光等离子体冲击波清洗法移除K9玻璃表面的SiO2颗粒污染物。在激光器扫描模式下,实验研究此方法的清洗效果;在激光单点作用下,理论计算了颗粒位置、激光作用距离及激光能量对清洗效果的影响,并以实验加以验证。结果表明,通过良好地控制激光参量,采用Nd:YAG激光清洗K9玻璃表面的SiO2颗粒具有明显的效果;在激光单点作用下,计算结果与实验结果规律一致。     

p-偏振双面反射法测定偶氮染料掺杂PMMA薄膜光学参数

基于p-偏振光双面反射法,提出了一种新的测量单面涂膜不对称膜系光学参数的方法,理论上分析了反射光强比γ随膜层折射率、消光系数及膜厚变化的规律,实验上测量了两种不同入射方式下偶氮染料掺杂聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）薄膜反射光强比γ的角度调制曲线,通过数值模拟与结果修正,准确地获得了该薄膜的光学参数。实验结果与理论模拟符合得很好。     

用多层X射线光学建立软X射线辐射的单色偏振束

髟多层反射光学建立了准单色偏振软Ｘ射线辐射的脉冲周期激光等郭体源，进行了多层反射镜反射系 和偏振特性的计算。实验结果与计算和会。     

HF酸处理对石英玻璃355 nm激光损伤影响研究

利用HF酸处理提高石英玻璃355nm激光诱导损伤阈值,通过优化HF溶液浓度以及石英玻璃表面的酸处理时间,石英玻璃的透过率和损伤阈值均有所提高,均随HF酸浓度以及酸处理时间的增加呈现先增加后下降变化。实验结果表明质量分数10%的HF浓度刻蚀60 min后石英玻璃的激光损伤阈值为15.17 J/cm2,相比酸处理前提高了167.5%。对比分析了相同激光能量密度作用下有无HF酸处理石英玻璃表面损伤面积变化,最后给出了HF酸处理提高石英玻璃的激光诱导损伤阈值机制。     

K9玻璃表面的1064nm激光损伤

K9玻璃是一种性能优异的光学材料,作为激光薄膜的基底,其抗激光损伤的特性和能力,直接影响高功率激光薄膜的性能,特别是对激光增透,偏振膜。本论文采用10ns的1064m激光,实验研究了K9玻璃前后的激光损伤特性,用Normski显微镜分析损伤图貌,结果显示玻璃前后表面的激光损伤表现不同。前表面主要表现为烧伤,后表面主要表现为破斑,前后表面的损伤阈值之比约为1．4。后表面的损伤形貌与前表面相比,基本为灾难性损伤,多次激光脉冲打击显示,后表面的激光损伤尺度随着激光脉冲数呈指数增长。     

激光清洗轮胎模具表面橡胶层的机理与工艺研究

研究了运用脉冲激光清洗橡胶轮胎印字模具表面橡胶层的工艺参数与机理.结果表明,工艺参数适当时,脉冲激光能完全清洗模具表面而不损伤基体.激光清洗存在着清洗阈值和损伤阈值.在起始清洗阈值和完全清洗阈值之间,清洁率随着激光能量密度的升高而增大.在完全清洗阈值与损伤阈值之间,基体表面清洁率保持100%而且不受任何损伤.激光清洗橡胶的机理有二:一为激光产生的高温导致橡胶表层瞬间燃烧和气化;二为橡胶深层受热振动和激光脉冲的热冲击作用使铝片表面橡胶颗粒飞溅.     

激光辐照光学材料热力效应的解析计算和损伤评估

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈，为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例，研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法，求解热传导和热弹性力学方程组，由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下，热扩散长度的概念不再适用，因此通过曲线拟合方法，推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系，并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值，因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时，材料发生永久性损伤，损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比，两者吻合得很好。     

CO_2激光预处理1.06μm高反射膜对吸收和损伤阈值的影响

本文报道用CO_2激光作光学薄膜预处理对薄膜的吸收和损伤阈值的影响。实验对K_9玻璃、硅片、石英作基底的三组样品作了研究,结果表明,对石英为基底的TiO_2/SiO_211层高反膜进行了CO_2激光辐照处理能提高损伤阈值。     

38CrMoAl材料表面污染物激光清洗技术

采用脉冲激光对38CrMoAl材质样件进行了激光清洗试验研究,通过显微镜、白光干涉仪、台阶仪、红外测温仪等分析方法,研究了38CrMoAl材料表面污染物的清洗阈值、损伤阈值、激光功率密度对清洗效果的影响规律。结果表明,当激光功率密度大于1.22 J/cm2时,样件表面污染物开始被有效清除,对应污染物的清洗阈值,当能量密度增加到3.11 J/cm2时,38CrMoAl基材开始出现损伤,对应基材的损伤阈值;当能量密度位于清洗阈值和损伤阈值之间时,清洗机理主要为振动效应;当激光能量密度为2.36 J/cm2时,清洗效果最好,样件表面污染物去除干净,清洗前后表面粗糙度基本没有变化,基材无损伤,激光清洗可满足38CrMoAl材质样件的精密清洗需求。     

Sb掺杂SnO2/SiO2纳米光学气敏薄膜的制备及其性质

采用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb掺杂SnO2/SiO2复合膜。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外谱(FT-IR)及原子力显微镜(AFM)表征了薄膜样品的物相结构与表面形貌,利用紫外-可见光谱研究了复合薄膜光学特性．利用p-偏振光双面反射法对薄膜的气敏特性进行了测试。实验结果表明,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小．比表面积大,孔隙率高;薄膜的透光率高,可见光波段近95％;纳米Sb：SnO2：SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。