本文關(guān)鍵詞：1064nm固體激光薄膜損傷閾值的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學(xué)薄膜作為高能量、大功率激光系統(tǒng)的重要組成部分,在激光輻照下,最先發(fā)生破壞,嚴(yán)重影響激光系統(tǒng)的正常工作。研究光學(xué)薄膜的激光損傷閾值問(wèn)題,對(duì)于推動(dòng)激光向高能量、大功率發(fā)展具有重要的意義。離子束濺射,制備出的光學(xué)薄膜具有低的吸收、散射損耗,致密性高,環(huán)境穩(wěn)定性好,已成為制備高抗激光薄膜的重要沉積手段,尤其在空間應(yīng)用領(lǐng)域,優(yōu)勢(shì)更加明顯。所以,本文針對(duì)離子束濺射鍍膜制備工藝下的光學(xué)薄膜進(jìn)行損傷閾值的研究。首先從搭建1064nm固體激光薄膜損傷測(cè)試平臺(tái)展開(kāi),然后在搭建好的損傷測(cè)試平臺(tái)上,對(duì)不同膜系結(jié)構(gòu)的增透膜、雙面鍍制的增透膜前后膜堆以及45度高反膜損傷閾值進(jìn)行測(cè)量與討論。具體內(nèi)容如下:1.通過(guò)改變1064nm固體脈沖激光器的腔鏡、腔型以及嘗試使用平凹柱面鏡對(duì)光斑進(jìn)行整形,改善入射到實(shí)驗(yàn)片上的光斑的圓度以及強(qiáng)度分布。通過(guò)外加偏振光學(xué)元件,解決了由于半波片旋轉(zhuǎn)角度,光斑強(qiáng)度畸變的問(wèn)題。2.為提高離子束濺射制備的1064nm、532nm雙波長(zhǎng)增透膜抗激光損傷閾值,在基板和空氣側(cè)分別加鍍半波長(zhǎng)厚度的緩沖層和保護(hù)層,研究緩沖層、保護(hù)層對(duì)增透膜抗激光損傷閾值的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,半波長(zhǎng)的緩沖層、保護(hù)層均有助于提高增透膜的抗激光損傷閾值。最后,添加半波長(zhǎng)保護(hù)層及緩沖層的增透膜損傷閾值由都未添加時(shí)的8.14J/cm2上升到17.8621J/cm2,損傷閾值提高了119%。3.采用優(yōu)化后的膜系結(jié)構(gòu)雙面鍍制增透膜,對(duì)增透膜前后膜堆進(jìn)行損傷閾值的測(cè)量,后膜堆的損傷閾值要低于前膜堆的損傷閾值。根據(jù)前后膜堆損傷形貌的不同對(duì)損傷閾值的差異進(jìn)行了解釋。4.在光路中,通過(guò)旋轉(zhuǎn)半波片的角度改變?nèi)肷涞綄?shí)驗(yàn)片上的激光偏振態(tài),測(cè)量了S、P偏振光分別入射下45度高反膜的損傷閾值。P偏振光入射下光學(xué)薄膜的損傷閾值要明顯低于S偏振光入射下光學(xué)薄膜的損傷閾值。通過(guò)損傷形貌的觀察以及電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算得出了損傷閾值差異的原因。
【關(guān)鍵詞】：損傷閾值 離子束濺射 保護(hù)層 緩沖層
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2;TN24
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 引言10-15
• 1.1 課題研究背景及研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 損傷測(cè)試平臺(tái)11-12
• 1.2.2 光學(xué)薄膜激光損傷12-13
• 1.2.3 提高光學(xué)薄膜抗激光損傷閾值的方法13
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 激光輻照下光學(xué)薄膜的損傷機(jī)理15-23
• 2.1 激光與材料相互作用15-16
• 2.2 光學(xué)薄膜激光損傷機(jī)理16-20
• 2.2.1 熱致?lián)p傷16-18
• 2.2.2 應(yīng)力損傷18
• 2.2.3 缺陷誘導(dǎo)光學(xué)薄膜的損傷18-19
• 2.2.4 雪崩電離與多光子離化19-20
• 2.3 影響光學(xué)薄膜損傷閾值的因素20-22
• 2.3.1 波長(zhǎng)效應(yīng)20
• 2.3.2 脈寬效應(yīng)20-21
• 2.3.3 光斑效應(yīng)21
• 2.3.4 累積效應(yīng)21
• 2.3.5 薄膜厚度21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 抗 1064nm固體激光損傷測(cè)試平臺(tái)的搭建23-39
• 3.1 損傷閾值的定義23-25
• 3.2 損傷閾值的測(cè)量方式25
• 3.3 激光的VRM模式25-27
• 3.4 VRM模式下光斑的測(cè)量27-31
• 3.4.1 熱透鏡效應(yīng)27
• 3.4.2 VRM模式下光斑的測(cè)量27-28
• 3.4.3 平凹柱面鏡整形28-31
• 3.5 二元光學(xué)后鏡模式下光斑的測(cè)量31-35
• 3.5.1 二元光學(xué)元件31
• 3.5.2 二元光學(xué)后鏡模式下的光斑31-32
• 3.5.3 熱致退偏32
• 3.5.4 熱致退偏導(dǎo)致的光斑退化32-35
• 3.6 激光能量、光斑測(cè)量及激光能量密度計(jì)算35-36
• 3.6.1 激光能量實(shí)時(shí)測(cè)量35
• 3.6.2 光斑測(cè)量及激光能量密度35-36
• 3.7 損傷判斷方法36-37
• 3.8 本章小結(jié)37-39
• 4 離子束濺射制備膜系抗激光損傷特性的研究39-53
• 4.1 樣品制備及損傷形貌表征39-40
• 4.2 樣品抗激光損傷實(shí)驗(yàn)40-41
• 4.3 半波長(zhǎng)保護(hù)層、緩沖層對(duì)增透膜損傷閾值的影響41-48
• 4.3.1 增透膜膜系設(shè)計(jì)及駐波場(chǎng)分布41-42
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論42-45
• 4.3.3 增透膜前后表面損傷特性45-48
• 4.4 S、P偏振光入射對(duì)45度高反膜損傷閾值的影響48-51
• 4.4.1 膜系設(shè)計(jì)與駐波場(chǎng)分布48-50
• 4.4.2 損傷閾值的測(cè)量及損傷形貌的觀察50-51
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 5 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 論文主要工作及成果53-54
• 5.2 論文的不足之處54
• 5.3 后續(xù)工作的展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：269563