光學(xué)薄膜的吸收嚴(yán)重影響激光系統(tǒng)的光束質(zhì)量、傳輸效率、光學(xué)元件損傷閾值等重要指標(biāo)。目前,大多數(shù)大型光學(xué)系統(tǒng)中都采用氧化物材料制備光學(xué)薄膜來實(shí)現(xiàn)其光學(xué)功能。隨著激光功率和能量的不斷提高,要求氧化物光學(xué)薄膜的吸收損耗越低越好。光學(xué)薄膜的吸收是光與薄膜中的電子、激子、晶格振動(dòng)、雜質(zhì)和缺陷等相互作用的過程。目前光學(xué)薄膜的制備涉及從氣相到固相的超急冷過程,薄膜中會(huì)出現(xiàn)大量的雜質(zhì)和缺陷,這些雜質(zhì)和缺陷是光學(xué)薄膜的吸收來源。本文通過鍍膜工藝實(shí)驗(yàn)測試分析影響光學(xué)薄膜吸收的主要因素,從雜質(zhì)和缺陷方面研究光學(xué)薄膜的吸收損耗機(jī)理,主要工作包括:(1)研究石英玻璃中雜質(zhì)對紫外波段和1064nm波長的吸收,計(jì)算得到石英玻璃羥基含量和1064nm消光系數(shù)的線性關(guān)系。分析石英晶體和石英玻璃原子排列結(jié)構(gòu)無序程度對紫外吸收邊的影響,并計(jì)算石英玻璃的帶尾能量。測試結(jié)果證明石英玻璃1064nm吸收和氧空位缺陷無關(guān)、和羥基含量成正比。(2)研究電子束蒸發(fā)、離子輔助、磁控濺射技術(shù)制備SiO₂薄膜的水含量、羥基含量和短波吸收譜。通過其短波吸收系數(shù)分析計(jì)算薄膜的帶隙寬度、Urbach能量和氧空位ODC(I)含量...

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 國外研究進(jìn)展
        1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展
    1.3 本論文主要研究內(nèi)容
第2章 光學(xué)薄膜吸收基礎(chǔ)知識
    2.1 引言
    2.2 光吸收損耗的數(shù)學(xué)表述和K-K變換
        2.2.1 光吸收損耗的數(shù)學(xué)表述
        2.2.2 光學(xué)常數(shù)的K-K變換
    2.3 光學(xué)薄膜吸收機(jī)制
        2.3.1 光吸收的經(jīng)典解釋
        2.3.2 光吸收的微觀機(jī)制
        2.3.3 光學(xué)薄膜吸收機(jī)制
        2.3.4 光學(xué)薄膜的吸收和發(fā)光特征
    2.4 光學(xué)基片和光學(xué)薄膜的吸收測試和計(jì)算
        2.4.1 光度光譜法
        2.4.2 光譜橢偏法
        2.4.3 光熱法
    2.5 光學(xué)薄膜光致發(fā)光譜測試
    2.6 本章小結(jié)
第3章 SiO₂光學(xué)薄膜吸收機(jī)理研究
    3.1 引言
    3.2 石英玻璃的特點(diǎn)和吸收機(jī)理
        3.2.1 石英玻璃的特點(diǎn)
        3.2.2 石英玻璃的吸收機(jī)理
    3.3 石英玻璃吸收測試和分析
        3.3.1 石英玻璃中雜質(zhì)的吸收
        3.3.2 石英玻璃中的羥基吸收
        3.3.3 石英玻璃的微觀缺陷吸收
    3.4 SiO₂薄膜吸收原因
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        3.4.2 SiO₂薄膜中的水吸收
        3.4.3 SiO₂薄膜中羥基吸收
        3.4.4 SiO₂薄膜短波帶邊吸收研究
    3.5 SiO₂薄膜的光致發(fā)光特性
        3.5.1 三種SiO₂薄膜發(fā)光譜測試和分解
        3.5.2 SiO₂薄膜的發(fā)光原因分析
    3.6 SiO₂薄膜在1064nm波長的吸收因素
    3.7 本章小結(jié)
第4章 低吸收Ta₂O₅光學(xué)薄膜研究
    4.1 引言
    4.2 Ta₂O₅薄膜的吸收機(jī)理研究
        4.2.1 Ta₂O₅薄膜的氧空位缺陷吸收
        4.2.2 Ta₂O₅薄膜的紅外振動(dòng)吸收
        4.2.3 Ta₂O₅薄膜中水的吸收
        4.2.4 Ta₂O₅薄膜多波長吸收特性
        4.2.5 Ta₂O₅薄膜的發(fā)光特性
        4.2.6 Ta₂O₅薄膜的吸收機(jī)理分析
    4.3 Ta₂O₅薄膜離子輔助工藝優(yōu)化
        4.3.1 光學(xué)性能和離子源偏壓的關(guān)系
        4.3.2 物理性能與離子源偏壓關(guān)系
    4.4 低吸收Ta₂O₅/SiO₂多波長濾光片制備
        4.4.1 單層Ta₂O₅和SiO₂薄膜參數(shù)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.4.2 濾光片設(shè)計(jì)和制備
    4.5 本章小結(jié)
第5章 HfO₂光學(xué)薄膜的吸收和發(fā)光特性研究
    5.1 引言
    5.2 HfO₂薄膜的吸收機(jī)理研究
        5.2.1 HfO₂薄膜的吸收原因
        5.2.2 HfO₂薄膜的帶隙寬度
    5.3 HfO₂薄膜光致發(fā)光特性
        5.3.1 HfO₂薄膜光致發(fā)光譜和XRD結(jié)構(gòu)測試
        5.3.2 HfO₂薄膜發(fā)光機(jī)制研究
        5.3.3 HfO₂薄膜吸收機(jī)理分析
    5.4 低吸收HfO₂薄膜鍍膜工藝優(yōu)化
        5.4.1 離子輔助HfO₂薄膜的吸收特性
        5.4.2 電子束蒸發(fā)HfO₂薄膜的吸收特性
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 論文主要工作
    6.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 存在的問題及對后續(xù)工作的建議
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3865089