本文關鍵詞：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,嚴重影響激光系統(tǒng)的正常工作。研究光學薄膜的激光損傷閾值問題,對于推動激光向高能量、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,尤其在空間應用領域,優(yōu)勢更加明顯。所以,本文針對離子束濺射鍍膜制備工藝下的光學薄膜進行損傷閾值的研究。首先從搭建1064nm固體激光薄膜損傷測試平臺展開,然后在搭建好的損傷測試平臺上,對不同膜系結(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行測量與討論。具體內(nèi)容如下:1.通過改變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光斑進行整形,改善入射到實驗片上的光斑的圓度以及強度分布。通過外加偏振光學元件,解決了由于半波片旋轉(zhuǎn)角度,光斑強度畸變的問題。2.為提高離子束濺射制備的1064nm、532nm雙波長增透膜抗激光損傷閾值,在基板和空氣側(cè)分別加鍍半波長厚度的緩沖層和保護層,研究緩沖層、保護層對增透膜抗激光損傷閾值的影響。實驗結(jié)果表明,半波長的緩沖層、保護層均有助于提高增透膜的抗激光損傷閾值。最后,添加半波長保護層及緩沖層的增透膜損傷閾值由都未添加時的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,對增透膜前后膜堆進行損傷閾值的測量,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損傷閾值的差異進行了解釋。4.在光路中,通過旋轉(zhuǎn)半波片的角度改變?nèi)肷涞綄嶒炂系募す馄駪B(tài),測量了S、P偏振光分別入射下45度高反膜的損傷閾值。P偏振光入射下光學薄膜的損傷閾值要明顯低于S偏振光入射下光學薄膜的損傷閾值。通過損傷形貌的觀察以及電場強度的計算得出了損傷閾值差異的原因。
【關鍵詞】：損傷閾值 離子束濺射 保護層 緩沖層
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(光電技術研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 損傷測試平臺11-12
• 1.2.2 光學薄膜激光損傷12-13
• 1.2.3 提高光學薄膜抗激光損傷閾值的方法13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 2 激光輻照下光學薄膜的損傷機理15-23
• 2.1 激光與材料相互作用15-16
• 2.2 光學薄膜激光損傷機理16-20
• 2.2.1 熱致?lián)p傷16-18
• 2.2.2 應力損傷18
• 2.2.3 缺陷誘導光學薄膜的損傷18-19
• 2.2.4 雪崩電離與多光子離化19-20
• 2.3 影響光學薄膜損傷閾值的因素20-22
• 2.3.1 波長效應20
• 2.3.2 脈寬效應20-21
• 2.3.3 光斑效應21
• 2.3.4 累積效應21
• 2.3.5 薄膜厚度21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 抗 1064nm固體激光損傷測試平臺的搭建23-39
• 3.1 損傷閾值的定義23-25
• 3.2 損傷閾值的測量方式25
• 3.3 激光的VRM模式25-27
• 3.4 VRM模式下光斑的測量27-31
• 3.4.1 熱透鏡效應27
• 3.4.2 VRM模式下光斑的測量27-28
• 3.4.3 平凹柱面鏡整形28-31
• 3.5 二元光學后鏡模式下光斑的測量31-35
• 3.5.1 二元光學元件31
• 3.5.2 二元光學后鏡模式下的光斑31-32
• 3.5.3 熱致退偏32
• 3.5.4 熱致退偏導致的光斑退化32-35
• 3.6 激光能量、光斑測量及激光能量密度計算35-36
• 3.6.1 激光能量實時測量35
• 3.6.2 光斑測量及激光能量密度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 樣品抗激光損傷實驗40-41
• 4.3 半波長保護層、緩沖層對增透膜損傷閾值的影響41-48
• 4.3.1 增透膜膜系設計及駐波場分布41-42
• 4.3.2 實驗結(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45度高反膜損傷閾值的影響48-51
• 4.4.1 膜系設計與駐波場分布48-50
• 4.4.2 損傷閾值的測量及損傷形貌的觀察50-51
• 4.4.3 實驗結(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55-60
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金輝霞;柏娜;;光學薄膜激光損傷測試平臺的構(gòu)建[J];激光與紅外;2013年07期

2 代福;楊李茗;;HfO_2/SiO_2多層高反膜激光預處理技術[J];強激光與粒子束;2013年04期

3 葉曉雯;王孝東;程鑫彬;馬彬;丁濤;沈正祥;王占山;;清洗對偏振分光膜損傷閾值的影響[J];強激光與粒子束;2012年10期

4 潘峰;陳松林;李海波;馬平;王震;;HfO_2/SiO_2雙色膜在1064nm和532nm激光輻照下的損傷特性[J];強激光與粒子束;2011年01期

5 劉曉鳳;李笑;趙元安;李大偉;邵建達;范正修;;SiO_2保護膜對高反膜激光損傷特性的改善[J];強激光與粒子束;2010年12期

6 譚天亞;于撼江;吳煒;郭永新;范正修;邵建達;;緩沖層對LBO晶體上1064nm,532nm二倍頻增透膜的激光損傷閾值的影響[J];光子學報;2009年10期

7 董延濤;趙智剛;劉崇;陳軍;;熱效應對固體激光器偏振特性和基模輸出特性的影響[J];中國激光;2009年07期

8 王德良;趙剛;路英賓;高劍波;陳德章;劉韻;卿光弼;古鴻仁;;固體激光熱致退偏效應的一種補償方法[J];激光技術;2008年06期

9 王聰娟;韓朝霞;晉云霞;邵建達;范正修;;Enhanced laser induced damage threshold of dielectric antireflection coatings by the introduction of one interfacial layer[J];Chinese Optics Letters;2008年10期

10 于愛芳;范飛鏑;劉中星;朱鏞;陳創(chuàng)天;;SiO_2內(nèi)保護層對LiB_3O_5晶體倍頻增透膜損傷閾值的影響[J];強激光與粒子束;2007年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 季一勤;離子束濺射高性能SiO_2薄膜特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 邱榮;強激光誘導光學元件損傷的研究[D];中國工程物理研究院;2013年

3 龍井宇;固體紅外激光器理論與實驗研究[D];西北大學;2009年

  本文關鍵詞：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。

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本文編號：269563