外加偏置电场对类金刚石薄膜激光损伤形貌影响研究

研究了使用非平衡测控溅射技术沉积的类金刚石(DLC)薄膜其抗激光损伤能力;通过对比施加偏置电场前后薄膜的损伤情况,发现:DLC薄膜施加偏置电场后,薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜,损伤形貌存在明显不同,损伤面积减小;薄膜的激光损伤情况得到改善。实验结果显示,外加偏置电场对DLC薄膜的损伤有影响。认为:激光在DLC薄膜中激励产生的光生电子在电场的作用下产生快速漂移,间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度,减缓了薄膜的石墨化,提高了DLC薄膜的抗激光损伤能力。     

不同技术制备DLC膜的激光损伤特性研究

随着高能量大功率激光器的发展和激光元件的广泛应用,用于红外窗口表面增透保护的类金刚石薄膜(DLC)的抗激光损伤特性成为评价薄膜质量优劣的一个重要指标。然而,不同的制备方法和技术沉积的DLC薄膜具有各异的微观结构,从而具有不同的抗激光损伤特性。本文采用脉冲真空电弧(PVAD)和非平衡磁控溅射(UBMS)技术沉积了DLC膜,对两种DLC膜抗激光损伤特性进行了研究,测试结果表明,两种技术沉积的DLC薄膜激光损伤阈值分别0.6 J/cm2和0.3 J/cm2,PVAD技术比UBMS技术沉积的DLC薄膜具有更高的抗激光损伤阈值。基于实验研究了薄膜光学常数和表面形态,分析了两种技术制备DLC膜激光损伤特性差异的主要原因。结果表明,采用UBMS技术沉积的DLC膜具有较小的折射率和较大的消光系数,薄膜表面存在较多的疵病和缺陷,这些是其激光损伤阈值较低的主要原因。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性测试与分析

使用脉宽12ns，波长1064nm调Q Nd：YAG激光器对真空阴极电弧沉积（VCAD）法制备的类金刚石薄膜进行抗激光损伤测试，结果表明，VCAD法镀制的薄膜抗激光损伤阈值为0．6J／cm^2。通过对热冲击效应的数值计算，得到了光斑中心的温度场和薄膜表面的应力场分布。研究表明，热应力在类金刚石薄膜的破坏过程中起主导作用，脉冲电弧沉积的DIE薄膜的激光损伤主要源于应力破坏。     

热蒸发沉积TiO_2薄膜的光学及激光损伤特性

采用电子束热蒸发技术,用不同沉积速率制备了TiO_2薄膜。根据透射率谱计算了薄膜的光学带隙,采用椭偏法测量了薄膜的折射率、消光系数及厚度,分析了薄膜内部的电场强度分布,对其激光损伤特性进行了研究。结果表明,在所研究的工艺参数范围内,TiO_2薄膜的光学带隙比较稳定,随沉积速率的变化并不显著,其值大小在3.95eV-3.97eV。当沉积速率从0.088nm/s,0.128nm/s增加到0.18nm/s时,薄膜折射率从1.9782,1.9928,升高到2.0021(波长1064nm),但当沉积速率继续增加到0.327nm/s时,折射率反而降低到1.9663,薄膜的消光系数随着沉积速率的增加单调增加。采用同一高能激光损伤薄膜后,当沉积速率较低时制备薄膜的损伤斑大小基本一致,但以0.327nm/s较高速率制备的薄膜,其损伤斑明显增大。高沉积速率下制备的TiO_2薄膜的吸收较大,激光损伤阈值较低。     

金刚石薄膜抗激光破坏研究

介绍了金刚石优异的光学和力学特性,对金刚石薄膜在从紫外到红外波段以及不同脉宽激光参数下的激光损伤行为和损伤阈值进行了评述。分析了不同激光工作参数对金刚石薄膜的激光损伤机理,认为石墨化导致晶格失稳是金刚石薄膜激光损伤的主要原因。金刚石薄膜石墨化有两种方式:垂直表面向体层方向石墨化和平行表面按分层的方式逐层石墨化。     

激光辐照对类金刚石薄膜改性及损伤研究

介绍了激光损伤的检测及损伤阈值的测量方法.讨论激光辐照对类金刚石结构和性质的影响规律.并论述不同工作参数的激光对类金刚石薄膜的激光破坏行为及其损伤阈值.在此基础上分析类金刚石薄膜激光损伤的机理.还从物理特性及制备技术方面着手,比较分析金刚石及类金刚石薄膜各自的优缺点和实际应用状况,并提出类金刚石薄膜的应用前景和有待进一步研究的问题.     

光学多层膜减小电场强度的一种新设计方法

制作 损伤阈值光学薄膜不仅需要沉积工艺有所突破,而且需要膜系设计也有所改进,用于减少强激光对薄膜的损伤因素。本文提出了一种计算机算法用于改善光学多层膜内驻波场分布,肖弱电场强度对薄膜的损伤。其物理概念清清晰,理论推导,算法编程实用简单。     

1μm激光对光学薄膜的损伤

本文采用不同的高折射率薄膜材料，分别镀制了增透模和高反模，送往三个不同的实验室，在不同条件下进行了１μｍ的损伤阈值测试，对薄膜的弱吸收也进行了测试，并比较了不膜系结构、薄膜材料、吸收和薄膜缺陷密度对其激光损伤阈值的影响。     

PIA-EB-Hf法制备的单层HfO_2激光薄膜残余应力及化学计量比的调控

Hf O_2作为最有前景的抗激光薄膜材料之一,最佳的制备方法是利用等离子体辅助电子束蒸发金属Hf并充氧进行反应沉积即PIA-EB-Hf法,而化学计量比失配导致的强吸收和高残余应力造成的力损伤成为其主要的激光损伤机制。采用正交优化手段,探究了沉积速率、APS离子源偏压和放电电流、沉积温度、以及充氧量和充氧位置对薄膜残余应力和O/Hf配比的影响,并针对优化薄膜进行了激光损伤性能研究。研究表明速率太大导致膜成分不均匀;过高的离子源偏压使O/Hf配比反升,但薄膜向m(-1 1 1)面取向显著,残余应力很大,且容易引入杂质原子Ar,造成强吸收;沉积温度对薄膜性能的影响主要体现在促进粒子反应、改变结晶状态和改善薄膜均匀性等,不同范围内发挥的作用不同。解决离子源的污染问题,以及获得结构疏松均匀和平整的非晶膜层是进一步提高激光损伤阈值的关键。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性及工艺优化

采用脉冲真空电弧沉积(PVAD)技术制备了类金刚石(DLC)薄膜,并对其抗激光损伤特性进行了研究,优化了制备工艺.对DLC薄膜激光损伤阈值(LIDT)的测试结果表明,随着厚度的增加,薄膜的LIDT开始呈下降趋势,当厚度达到100nm以上时,则趋于一个稳定值.正交实验结果的处理和分析表明,在所给定的工艺参数范围内,主回路电压是影响DLC膜抗激光损伤性能的最主要因素,基片温度、清洗时间和脉冲频率则影响较小.为得到较好的抗激光损伤能力,采用PVAD技术制备DLC薄膜的最佳工艺参数为:清洗时间20 min、基片温度150℃、脉冲频率5 Hz、主回路电压150 V.退火处理会使DLC薄膜的激光损伤阈值明显提高.