金屬/介質膜脈寬壓縮光柵研究進展
發(fā)布時間：2021-01-17 10:42
超短超高能量脈沖激光作為研究光和物質相互作用的有力手段得到了廣泛研究。啁啾脈沖放大系統(tǒng)是產(chǎn)生這種激光的關鍵部分,其中脈寬壓縮光柵作為啁啾脈沖放大系統(tǒng)的核心組成器件,具有至關重要的作用。金屬/介質膜光柵具有高衍射效率、寬工作帶寬、高激光損傷閾值等優(yōu)良特性,受到了廣泛關注。詳細綜述了金屬/介質膜脈寬壓縮光柵的發(fā)展概況,重點分析了金屬/介質膜光柵的設計原理和制作工藝,展望了金屬/介質膜光柵的發(fā)展前景,旨在增進對金屬/介質膜脈寬壓縮光柵的了解。
【文章來源】：激光與光電子學進展. 2020,57(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
帶寬和銀層中最大電場的關系[37]
之后，MMDG的研究方向主要集中在其制作工藝的研究和改善。2014年，Guan等[38]指出，HfO2材料的光柵結構可以表現(xiàn)出較好的工作帶寬，但在光柵的刻蝕過程中存在一定的困難。SiO2材料的光柵結構獲得寬帶寬時需要較大的槽深和線密度，但是具有LIDT較高和容易制作的優(yōu)點。結合兩種材料的優(yōu)勢，設計了一種全新結構的MMDG，其結構如圖10所示，梯形光柵結構由兩層SiO2夾一層HfO2構成。通過優(yōu)化設計，其衍射效率優(yōu)于90%的帶寬可以達到200nm，優(yōu)于95%的帶寬達到137nm。最后，制作了50mm×50mm的光柵，測試結果表明，其實際衍射效率與計算衍射效率吻合較好，證明所設計的光柵具有良好的工藝容差。利用800nm波長45fs脈寬激光測試可得其LIDT為0.32J/cm2。盡管該光柵的衍射效率和帶寬在已有報道中并不是最優(yōu)的，但制作出的光柵與設計吻合良好，為光柵的實用化和制作工藝打下了基礎。2014年，吳建波等[39]研究了退火溫度對MMDG中MMLD的影響，發(fā)現(xiàn)退火對膜層表面粗糙度的影響較小，但是反射率會下降，且退火溫度越高反射率下降越大。高退火溫度可以提高化學清洗劑的耐受力，因此可以選擇250℃退火10h作為最佳工藝參數(shù)。在此條件下，可以在保持反射率下降較小的前提下提高化學清洗耐受力。張洪等[40]認為，高溫度退火處理可以增強MMLD抗化學清洗能力的原因在于Au層和SiO2層之間形成了過渡層，增強了黏附力，阻擋了酸溶液的浸入。Chen等[41-43]對MMDG的制作工藝進行了深入研究，通過對光刻膠掩模參數(shù)的修正、刻蝕過程中槽形的演變規(guī)律、不同材料的刻蝕速率、刻蝕過程的監(jiān)控、光柵的清洗等方面的研究和探索，制作出了衍射效率高于90%的帶寬為169nm的MMDG，帶寬內的平均衍射效率達到93.7%，峰值效率為95.1%,LIDT為0.32J/cm2[38]。這是首篇公開的有關MMDG制作工藝的詳細完整報道，為MMDG的制作提供了工藝指導。
MMDG的超寬帶衍射光譜，MMDG參數(shù)為（315nm,173nm,140nm,0.25)[35]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Broadband achromatic phase retarder based on metal-multilayer dielectric grating[J]. 李娜,孔偉金,夏峰,云茂金. Chinese Physics B. 2018(05)
[2]多層介質膜脈沖壓縮光柵激光損傷特性研究進展[J]. 邱志方,王敏輝,蒲云體,馬平. 材料科學與工程學報. 2017(02)
[3]基于亞波長金屬介質膜光柵的寬光譜消色差相位延遲器[J]. 李娜,孔偉金,季淑英,司維,徐志恒,車衛(wèi)康,云茂金. 光學學報. 2017(02)
[4]退火對金屬介質多層膜的界面擴散及抗化學清洗性能的影響[J]. 張洪,晉云霞,孔釩宇,黃昊鵬,崔云,胡國行,李響潭,葛雯娜,葉邦角. 中國激光. 2016(10)
[5]多層介質膜偏振無關光柵的研制[J]. 申碧瑤,曾理江,李立峰,顏宏. 強激光與粒子束. 2015(11)
[6]退火溫度對寬帶脈沖壓縮光柵載體金屬/介質多層高反膜的影響[J]. 吳建波,晉云霞,關賀元,孔釩宇,劉文文,劉世杰,易葵. 無機材料學報. 2014(10)
[7]HfO2頂層多層介質膜脈寬壓縮光柵的離子束刻蝕[J]. 徐向東,劉穎,邱克強,劉正坤,洪義麟,付紹軍. 物理學報. 2013(23)
[8]提高多層介質膜脈寬壓縮光柵閾值的清洗方法(英文)[J]. 陳上碧,盛斌,邱克強,劉正坤,徐向東,劉穎,洪義麟,付紹軍. 強激光與粒子束. 2012(11)
[9]Broadband and high efficiency metal multi-layer dielectric grating based on non-quarter-wave coatings as a reflective mirror[J]. 張文飛,孔偉金,云茂金,劉均海,孫欣. Chinese Physics B. 2012(09)
[10]飛秒激光啁啾脈沖放大中壓縮光柵的等離子體清洗[J]. 葛緒雷,滕浩,鄭軼,馬景龍,張偉,毛婧一,陳黎明,王兆華,李玉同,蔣剛,賀端威,魏志義. 中國激光. 2012(04)
博士論文
[1]寬帶脈沖壓縮光柵研制：金屬—介質膜光柵與后鍍膜光柵[D]. 陳會.清華大學 2015
碩士論文
[1]寬光譜高衍射效率金屬/介質膜光柵衍射特性研究[D]. 張文飛.青島大學 2012
本文編號：2982721
【文章來源】：激光與光電子學進展. 2020,57(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
帶寬和銀層中最大電場的關系[37]
之后，MMDG的研究方向主要集中在其制作工藝的研究和改善。2014年，Guan等[38]指出，HfO2材料的光柵結構可以表現(xiàn)出較好的工作帶寬，但在光柵的刻蝕過程中存在一定的困難。SiO2材料的光柵結構獲得寬帶寬時需要較大的槽深和線密度，但是具有LIDT較高和容易制作的優(yōu)點。結合兩種材料的優(yōu)勢，設計了一種全新結構的MMDG，其結構如圖10所示，梯形光柵結構由兩層SiO2夾一層HfO2構成。通過優(yōu)化設計，其衍射效率優(yōu)于90%的帶寬可以達到200nm，優(yōu)于95%的帶寬達到137nm。最后，制作了50mm×50mm的光柵，測試結果表明，其實際衍射效率與計算衍射效率吻合較好，證明所設計的光柵具有良好的工藝容差。利用800nm波長45fs脈寬激光測試可得其LIDT為0.32J/cm2。盡管該光柵的衍射效率和帶寬在已有報道中并不是最優(yōu)的，但制作出的光柵與設計吻合良好，為光柵的實用化和制作工藝打下了基礎。2014年，吳建波等[39]研究了退火溫度對MMDG中MMLD的影響，發(fā)現(xiàn)退火對膜層表面粗糙度的影響較小，但是反射率會下降，且退火溫度越高反射率下降越大。高退火溫度可以提高化學清洗劑的耐受力，因此可以選擇250℃退火10h作為最佳工藝參數(shù)。在此條件下，可以在保持反射率下降較小的前提下提高化學清洗耐受力。張洪等[40]認為，高溫度退火處理可以增強MMLD抗化學清洗能力的原因在于Au層和SiO2層之間形成了過渡層，增強了黏附力，阻擋了酸溶液的浸入。Chen等[41-43]對MMDG的制作工藝進行了深入研究，通過對光刻膠掩模參數(shù)的修正、刻蝕過程中槽形的演變規(guī)律、不同材料的刻蝕速率、刻蝕過程的監(jiān)控、光柵的清洗等方面的研究和探索，制作出了衍射效率高于90%的帶寬為169nm的MMDG，帶寬內的平均衍射效率達到93.7%，峰值效率為95.1%,LIDT為0.32J/cm2[38]。這是首篇公開的有關MMDG制作工藝的詳細完整報道，為MMDG的制作提供了工藝指導。
MMDG的超寬帶衍射光譜，MMDG參數(shù)為（315nm,173nm,140nm,0.25)[35]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Broadband achromatic phase retarder based on metal-multilayer dielectric grating[J]. 李娜,孔偉金,夏峰,云茂金. Chinese Physics B. 2018(05)
[2]多層介質膜脈沖壓縮光柵激光損傷特性研究進展[J]. 邱志方,王敏輝,蒲云體,馬平. 材料科學與工程學報. 2017(02)
[3]基于亞波長金屬介質膜光柵的寬光譜消色差相位延遲器[J]. 李娜,孔偉金,季淑英,司維,徐志恒,車衛(wèi)康,云茂金. 光學學報. 2017(02)
[4]退火對金屬介質多層膜的界面擴散及抗化學清洗性能的影響[J]. 張洪,晉云霞,孔釩宇,黃昊鵬,崔云,胡國行,李響潭,葛雯娜,葉邦角. 中國激光. 2016(10)
[5]多層介質膜偏振無關光柵的研制[J]. 申碧瑤,曾理江,李立峰,顏宏. 強激光與粒子束. 2015(11)
[6]退火溫度對寬帶脈沖壓縮光柵載體金屬/介質多層高反膜的影響[J]. 吳建波,晉云霞,關賀元,孔釩宇,劉文文,劉世杰,易葵. 無機材料學報. 2014(10)
[7]HfO2頂層多層介質膜脈寬壓縮光柵的離子束刻蝕[J]. 徐向東,劉穎,邱克強,劉正坤,洪義麟,付紹軍. 物理學報. 2013(23)
[8]提高多層介質膜脈寬壓縮光柵閾值的清洗方法(英文)[J]. 陳上碧,盛斌,邱克強,劉正坤,徐向東,劉穎,洪義麟,付紹軍. 強激光與粒子束. 2012(11)
[9]Broadband and high efficiency metal multi-layer dielectric grating based on non-quarter-wave coatings as a reflective mirror[J]. 張文飛,孔偉金,云茂金,劉均海,孫欣. Chinese Physics B. 2012(09)
[10]飛秒激光啁啾脈沖放大中壓縮光柵的等離子體清洗[J]. 葛緒雷,滕浩,鄭軼,馬景龍,張偉,毛婧一,陳黎明,王兆華,李玉同,蔣剛,賀端威,魏志義. 中國激光. 2012(04)
博士論文
[1]寬帶脈沖壓縮光柵研制：金屬—介質膜光柵與后鍍膜光柵[D]. 陳會.清華大學 2015
碩士論文
[1]寬光譜高衍射效率金屬/介質膜光柵衍射特性研究[D]. 張文飛.青島大學 2012
本文編號：2982721
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