278nm全固態(tài)激光系統(tǒng)光學(xué)薄膜的研制
發(fā)布時(shí)間:2021-10-02 01:59
激光作為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明,已經(jīng)成為國家綜合實(shí)力的象征之一。由于紫外全固態(tài)激光器體積小、能量大、光束質(zhì)量高以及工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在國防、精密加工、醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用;贑BO晶體優(yōu)良的特性,278nm全固態(tài)激光系統(tǒng)有望成為一種可實(shí)用化高功率新型短波紫外全固態(tài)激光源。本文根據(jù)278nm全固態(tài)激光系統(tǒng)技術(shù)要求,在JGS1基底上,選擇金屬鉿和UV-Si O2作為薄膜材料,研制了一種倍頻分離膜和高反膜用于二倍頻激光和四倍頻激光的分離。在分析了光譜性能隨膜系周期變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,結(jié)合電場強(qiáng)度對薄膜激光損傷閾值和光學(xué)損耗的影響,完成了膜系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。借助多種測試手段及分析軟件,通過對比實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了薄膜沉積工藝,減小了由于工藝因素引起的光學(xué)損耗。通過對薄膜制備工藝進(jìn)行探究,制定了詳細(xì)的基底清洗流程;設(shè)置了使膜料充分預(yù)熔的程序;選擇了合適的膜厚監(jiān)控方式;優(yōu)化了離子源清洗和輔助沉積的工藝參數(shù)。通過對試驗(yàn)片光譜反演,分析出造成誤差的主要因素,制定了降低膜厚控制誤差的有效方案。當(dāng)入射角為45°時(shí),最終制備的倍頻分離膜在278nm處的透過率為98.82%,556nm波長處反射率為99.80...
【文章來源】:長春理工大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
激光的應(yīng)用不同波長的激光有不同的應(yīng)用需求,尤其是在軍民兩用領(lǐng)域有重大需求的紫外日盲波段(200~300nm),大氣層中臭氧對該波段輻射有強(qiáng)烈吸收,太陽光到達(dá)地球表面
第2章光學(xué)薄膜理論5第2章光學(xué)薄膜理論光學(xué)薄膜理論基于光的干涉效應(yīng)。本章從最基本的薄膜理論出發(fā),介紹了光學(xué)薄膜理論計(jì)算方法。根據(jù)光程差對斜入射時(shí)的等效折射率和等效相位進(jìn)行的修正,同時(shí)給出了偏振分離的定義。研究了多層膜的光學(xué)損耗理論和電場強(qiáng)度分布理論。為后期的膜系設(shè)計(jì)及優(yōu)化奠定了理論基矗2.1光學(xué)薄膜基礎(chǔ)理論從理論上講,研究薄膜的光學(xué)特性就是研究平面電磁波通過分層介質(zhì)的傳播。因此,需要借助麥克斯韋電磁理論對光學(xué)薄膜的基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入研究。首先,由麥克斯韋方程的積分形式可知:光在界面上的切向方向是連續(xù)的,則單層膜的邊界條件:021EEn(2-1)021HHn(2-2)通過推導(dǎo)可得:000001HEEE(2-3)0001EEEE(2-4)在光波段,由于相對磁導(dǎo)率1r,則單層膜的兩個(gè)界面可以等效成一個(gè)界面。其示意圖如圖2.1。圖2.1單層膜的等效界面其中Y為膜層與基底的組合導(dǎo)納,數(shù)值為:00/EHY(2-5)根據(jù)菲涅爾公式可得單層膜的反射系數(shù)為:YYr00(2-6)則反射率R為:
第2章光學(xué)薄膜理論62020YYrrR(2-7)RT1(2-8)此時(shí)求出Y即可得到單層膜的透射率和反射率。接下來對組合導(dǎo)納Y進(jìn)行推導(dǎo),單層膜的電場示意圖如圖2.2所示。圖2.2電場在單層膜中的示意圖在界面1,根據(jù)連續(xù)邊界條件可得:1111000EEEEE(2-9)111111000EEHHH(2-10)根據(jù)波的形式,將其用矩陣形式表示為:121201101111EEeeeeHEiiii(2-11)其中1表示相位差,即:11cos2Nd(2-12)界面2的邊界條件為:12122EEE(2-13)1211212EEH(2-14)寫成矩陣形式為:2211121221212121HEEE(2-15)將式(2-15)代入式(2-11)得:
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]激光掃描共聚焦顯微鏡在微小硬度壓痕測量中的應(yīng)用研究[J]. 李楊,張凱林,石偉. 計(jì)測技術(shù). 2019(06)
[2]全固態(tài)高重復(fù)頻率244 nm紫外激光器[J]. 王金艷,李奇,陳曦,鄭權(quán),李世杰,陳磊. 中國激光. 2019(09)
[3]TC4鈦合金激光打孔及切割工藝研究[J]. 侯紅玲,吳辰,呂瑞虎,李巧. 應(yīng)用激光. 2019(04)
[4]深紫外全介質(zhì)反射式濾光膜的研究[J]. 劉冬梅,黃宏,付秀華,張靜,張功. 光子學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]High-power ultraviolet 278-nm laser from fourth-harmonic generation of an Nd:YAG amplifier in CsB3O5 crystal[J]. 何苗,楊峰,董程,王志超,袁磊,徐一汀,張國春,王志敏,薄勇,彭欽軍,崔大復(fù),吳以成,許祖彥. Chinese Physics B. 2018(05)
[6]激光誘導(dǎo)薄膜內(nèi)部的溫度場分布[J]. 郭鑫,蘇俊宏,汪桂霞. 光學(xué)與光電技術(shù). 2018(01)
[7]艦載激光武器發(fā)展進(jìn)展與思考[J]. 何奇毅,宗思光. 激光與紅外. 2017(12)
[8]248nm準(zhǔn)分子激光刻蝕的無裂損石英玻璃表面微通道[J]. 楊桂栓,陳濤,陳虹. 中國激光. 2017(09)
[9]S-on-1測量方式下薄膜激光損傷的累積效應(yīng)[J]. 李玉瑤,張婉怡,劉喆,李美萱,付秀華. 激光技術(shù). 2018(01)
[10]紫外固化系統(tǒng)熱輻射濾光膜的研制[J]. 付秀華,范家晨,張靜,熊仕富,陳志航,楊永亮. 中國激光. 2017(03)
碩士論文
[1]日盲探測寬波段低噪聲濾波器件的研制[D]. 郭凱.長春理工大學(xué) 2018
[2]深截止型日盲紫外干涉濾光片研究[D]. 吳慧利.北京理工大學(xué) 2015
[3]高閾值紫外高反射薄膜的研究[D]. 胡江川.重慶大學(xué) 2005
本文編號(hào):3417782
【文章來源】:長春理工大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
激光的應(yīng)用不同波長的激光有不同的應(yīng)用需求,尤其是在軍民兩用領(lǐng)域有重大需求的紫外日盲波段(200~300nm),大氣層中臭氧對該波段輻射有強(qiáng)烈吸收,太陽光到達(dá)地球表面
第2章光學(xué)薄膜理論5第2章光學(xué)薄膜理論光學(xué)薄膜理論基于光的干涉效應(yīng)。本章從最基本的薄膜理論出發(fā),介紹了光學(xué)薄膜理論計(jì)算方法。根據(jù)光程差對斜入射時(shí)的等效折射率和等效相位進(jìn)行的修正,同時(shí)給出了偏振分離的定義。研究了多層膜的光學(xué)損耗理論和電場強(qiáng)度分布理論。為后期的膜系設(shè)計(jì)及優(yōu)化奠定了理論基矗2.1光學(xué)薄膜基礎(chǔ)理論從理論上講,研究薄膜的光學(xué)特性就是研究平面電磁波通過分層介質(zhì)的傳播。因此,需要借助麥克斯韋電磁理論對光學(xué)薄膜的基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入研究。首先,由麥克斯韋方程的積分形式可知:光在界面上的切向方向是連續(xù)的,則單層膜的邊界條件:021EEn(2-1)021HHn(2-2)通過推導(dǎo)可得:000001HEEE(2-3)0001EEEE(2-4)在光波段,由于相對磁導(dǎo)率1r,則單層膜的兩個(gè)界面可以等效成一個(gè)界面。其示意圖如圖2.1。圖2.1單層膜的等效界面其中Y為膜層與基底的組合導(dǎo)納,數(shù)值為:00/EHY(2-5)根據(jù)菲涅爾公式可得單層膜的反射系數(shù)為:YYr00(2-6)則反射率R為:
第2章光學(xué)薄膜理論62020YYrrR(2-7)RT1(2-8)此時(shí)求出Y即可得到單層膜的透射率和反射率。接下來對組合導(dǎo)納Y進(jìn)行推導(dǎo),單層膜的電場示意圖如圖2.2所示。圖2.2電場在單層膜中的示意圖在界面1,根據(jù)連續(xù)邊界條件可得:1111000EEEEE(2-9)111111000EEHHH(2-10)根據(jù)波的形式,將其用矩陣形式表示為:121201101111EEeeeeHEiiii(2-11)其中1表示相位差,即:11cos2Nd(2-12)界面2的邊界條件為:12122EEE(2-13)1211212EEH(2-14)寫成矩陣形式為:2211121221212121HEEE(2-15)將式(2-15)代入式(2-11)得:
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]激光掃描共聚焦顯微鏡在微小硬度壓痕測量中的應(yīng)用研究[J]. 李楊,張凱林,石偉. 計(jì)測技術(shù). 2019(06)
[2]全固態(tài)高重復(fù)頻率244 nm紫外激光器[J]. 王金艷,李奇,陳曦,鄭權(quán),李世杰,陳磊. 中國激光. 2019(09)
[3]TC4鈦合金激光打孔及切割工藝研究[J]. 侯紅玲,吳辰,呂瑞虎,李巧. 應(yīng)用激光. 2019(04)
[4]深紫外全介質(zhì)反射式濾光膜的研究[J]. 劉冬梅,黃宏,付秀華,張靜,張功. 光子學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]High-power ultraviolet 278-nm laser from fourth-harmonic generation of an Nd:YAG amplifier in CsB3O5 crystal[J]. 何苗,楊峰,董程,王志超,袁磊,徐一汀,張國春,王志敏,薄勇,彭欽軍,崔大復(fù),吳以成,許祖彥. Chinese Physics B. 2018(05)
[6]激光誘導(dǎo)薄膜內(nèi)部的溫度場分布[J]. 郭鑫,蘇俊宏,汪桂霞. 光學(xué)與光電技術(shù). 2018(01)
[7]艦載激光武器發(fā)展進(jìn)展與思考[J]. 何奇毅,宗思光. 激光與紅外. 2017(12)
[8]248nm準(zhǔn)分子激光刻蝕的無裂損石英玻璃表面微通道[J]. 楊桂栓,陳濤,陳虹. 中國激光. 2017(09)
[9]S-on-1測量方式下薄膜激光損傷的累積效應(yīng)[J]. 李玉瑤,張婉怡,劉喆,李美萱,付秀華. 激光技術(shù). 2018(01)
[10]紫外固化系統(tǒng)熱輻射濾光膜的研制[J]. 付秀華,范家晨,張靜,熊仕富,陳志航,楊永亮. 中國激光. 2017(03)
碩士論文
[1]日盲探測寬波段低噪聲濾波器件的研制[D]. 郭凱.長春理工大學(xué) 2018
[2]深截止型日盲紫外干涉濾光片研究[D]. 吳慧利.北京理工大學(xué) 2015
[3]高閾值紫外高反射薄膜的研究[D]. 胡江川.重慶大學(xué) 2005
本文編號(hào):3417782
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