【摘要】：457nm藍(lán)光激光器具有波長短、光子能量強(qiáng)、顏色飽滿等優(yōu)點(diǎn),在高密度光學(xué)存儲(chǔ)、激光顯示與海底資源探測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著激光應(yīng)用技術(shù)精度的不斷提高,針對(duì)激光器輸出光束的質(zhì)量提出了更高的要求。高反射腔鏡作為457nm激光器的重要薄膜光學(xué)元件,其主要作用是維持腔內(nèi)激光的高效振蕩,對(duì)藍(lán)光激光的輸出質(zhì)量與效率有重要影響,因此研制性能良好的457nm激光器高反射腔鏡具有重要意義。選擇石英玻璃作為高反射腔鏡的基片材料,基片采用非球面以提高激光強(qiáng)度。為減小基片表面粗糙度對(duì)高反射腔鏡造成的散射影響,通過CCOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高反射腔鏡基片的制備。根據(jù)石英玻璃材料的加工特性,對(duì)銑磨與拋光過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,通過全口徑彈性預(yù)拋光與小工具修正拋光相結(jié)合的方式提高了非球面面形收斂效率,解決了石英玻璃材料硬度大、材料去除率低的問題。選擇粒徑更小的拋光粉,采用手工修拋的方式進(jìn)一步提高了非球面表面質(zhì)量,制備的高反射腔鏡基片表面粗糙度達(dá)到1nm以下。457nm激光器高反射腔鏡具有對(duì)基頻光和457nm激光高反射,對(duì)泵浦光和腔內(nèi)其余兩條強(qiáng)發(fā)射譜線高透射的功能�；诟叻瓷淠ぴO(shè)計(jì)理論,選擇H_4和SiO_2作為高低折射率材料,結(jié)合膜系設(shè)計(jì)軟件,利用倍頻反射膜思想實(shí)現(xiàn)了多波長高反射膜的設(shè)計(jì)。在滿足五個(gè)波長高透射與高反射要求的同時(shí)降低了膜層總厚度,解決了利用常規(guī)思想設(shè)計(jì)時(shí)膜系優(yōu)化難度大的問題。在薄膜制備過程中,優(yōu)化了電子束蒸發(fā)工藝,采用離子輔助沉積與階梯退火技術(shù)改善了薄膜的聚集密度與化學(xué)計(jì)量比,提高了薄膜的光譜穩(wěn)定性與抗激光損傷閾值。通過逆向反演分析薄膜實(shí)際光譜曲線變化的原因,確定誤差變化規(guī)律,利用最小二乘數(shù)據(jù)擬合的方法建立了殘余蒸鍍量與膜層厚度之間的關(guān)系式,解決了膜厚控制誤差累積導(dǎo)致的光譜變差的問題。研制的高反射腔鏡在457nm和914nm處的反射率分別為99.9%和99.6%,在808nm、1064nm和1342nm處的透射率分別為97.2%、96.8%和93.1%,經(jīng)環(huán)境測試與抗激光測試,滿足457nm激光器的使用要求。
【圖文】：

長春理工大學(xué)碩士學(xué)位論文其性能優(yōu)劣直接影響激光器的輸出光束質(zhì)量。對(duì)于 M2 基片的設(shè)計(jì)有球面與非球面兩種方式，與球面相比，非球面具有很多優(yōu)良的光學(xué)性能，已應(yīng)用于各類光學(xué)系統(tǒng)中[6]，其成像效果如圖 1.2 所示。由于像差的存在使得普通球面不能實(shí)現(xiàn)理想成像，而非球面各點(diǎn)曲率半徑不同，可以有效減少系統(tǒng)球差，降低光能損失，提高成像質(zhì)量。除此之外，利用非球面進(jìn)行聚焦還可以縮小光斑，實(shí)現(xiàn)需要多個(gè)球面系統(tǒng)達(dá)到的聚焦要求，從而減小系統(tǒng)的體積。因此采用非球面作為 457nm 激光器的高反射腔鏡基片，，不僅可以校正像差，還能減小泵浦光斑的尺寸，提高泵浦光的耦合效率，降低模式匹配從而減小激光器的閾值，提高激光輸出的效率與功率。

第 2 章 高反射腔鏡的基片制備系統(tǒng)要求高反射腔鏡元件在沉積薄膜后具有極高的反射率和高反射腔鏡基片的表面粗糙度嚴(yán)重影響其光譜特性與激光損傷面質(zhì)量提出更高的要求。本章對(duì)高反射腔鏡基片的研拋工藝進(jìn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高反射腔鏡的基片制備，并降低元件表面粗糙度。求光能量較高，微弱的吸收就會(huì)導(dǎo)致高反射腔鏡產(chǎn)生熱變形，影腔鏡基片材料要具有極低的吸收與良好的熱穩(wěn)定性。石英玻璃收小、透光性能優(yōu)良、導(dǎo)熱系數(shù)與熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)[34]。因此本課題所研究的高反射腔鏡基片材料為石.1 節(jié)中所述激光器發(fā)光原理，由光纖耦合輸出的 808nm 激光經(jīng)反射腔鏡 M2 聚焦到 Nd:YVO4激光晶體內(nèi)進(jìn)行泵浦。激光光光器準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)由 M1 與 M2 組成，其光路結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN248

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本文編號(hào)：2588080