本文關(guān)鍵詞：用于多波長激光損傷測試儀的濾光片設(shè)計與制備

  更多相關(guān)文章： 薄膜 LaTiO_3 SiO_2 后續(xù)處理 激光損傷閾值(LIDT)

【摘要】：應(yīng)用于大功率、高能量激光系統(tǒng)中的薄膜元件是整個光學(xué)系統(tǒng)中重要而又易損的薄弱環(huán)節(jié),光學(xué)薄膜一旦遭到激光損傷,不但會使成像質(zhì)量降低,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個光學(xué)系統(tǒng)無法工作。然而,目前薄膜的激光損傷閾值(laser-induced damage threshold,LIDT)仍缺乏有效的檢測手段和方法,對薄膜激光損傷評判及損傷閡值測試儀的研究顯得非常重要。本文基于以上背景,為了滿足多波長共光路激光損傷測試儀的要求,需要解決測試儀中濾光片的設(shè)計和制備問題。本文研究了單層膜的抗激光損傷能力和制備工藝,對膜料進(jìn)行了甄別選��；對濾光片的膜系和電場強場進(jìn)行了優(yōu)化,采用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)制備了濾光片；探究了后續(xù)處理工藝對濾光片激光損傷閾值的影響。研究過程獲得的主要結(jié)論如下：1.采用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)制備了單層鈦酸鑭(LaTiO3)薄膜。研究結(jié)果表明：高折射率材料LaTiO3具有穩(wěn)定的光學(xué)性能與較高的激光損傷閾值；對LaTiO3薄膜的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化,當(dāng)沉積溫度175℃、工作真空度2.0×10-2Pa、蒸發(fā)束流120mA(電子能量8KeV)時,得到的LaTiO3薄膜的激光損傷閾值為16.9J/cm2 (1064nm,10ns),比常規(guī)公共藝下TiO2、Ta2O5和HfO2單層膜的激光損傷閾值分別高46.19%、18.18%、28.42%。2.采用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)制備了單層氧化硅(SiO2)薄膜。研究結(jié)果表明：低折射率材料Si02具備較好的物理化學(xué)性能和較高的激光損傷閾值；在熱蒸發(fā)過程中,當(dāng)其他制備工藝相同時,充氧比不充氧情況下制備的Si02單層膜的激光損傷閾值高出15.38%；得到了優(yōu)化后的制備工藝：沉積溫度175℃、工作真空度1.5×10-2Pa、蒸發(fā)束流30mA(電子能量8KeV),此時Si02單層膜激光損傷閾值為24.1J/cm2 (1064nm,10ns)。3.采用TFCalc軟件設(shè)計了濾光片膜系,選用LaTiO3和Si02作為高低折射率材料,得到優(yōu)化后的膜系為G|(HL)10H0.5L|A。在光學(xué)鍍膜機上進(jìn)行了上述膜系的制備,并對其光譜特性和激光損傷閾值進(jìn)行了測試,測試結(jié)果表明,樣品單面鍍膜后的透射率T532nm=94.76%, T1064nm=0.81%,激光損傷閾值為11.7J/cm2。4.對制備好的多層膜進(jìn)行了激光輻照和電子束輻照處理,研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)輻照激光能量為多層膜閾值的80%時,輻照后多層膜的激光損傷閾值提高效果最明顯,較原值提高22.2%。當(dāng)輻照能量為80%,采用不同輻照次數(shù)實驗時,發(fā)現(xiàn)輻照3次后多層膜激光損傷閾值提高最顯著,較原值提高12.6%；而采用電子束輻照樣片,多層膜的激光損傷閾值反而會下降。
【關(guān)鍵詞】：薄膜 LaTiO_3 SiO_2 后續(xù)處理 激光損傷閾值(LIDT)
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要3-5
• Absbact5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 短波通濾光片選材及設(shè)計10-11
• 1.2.2 薄膜內(nèi)部因素對激光損傷閾值的影響11-12
• 1.2.3 后續(xù)處理工藝對激光損傷閾值的影響12-13
• 1.3 主要工作13-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 研究流程14-15
• 1.4 小結(jié)15-16
• 2 光學(xué)薄膜的激光損傷機理16-27
• 2.1 光學(xué)薄膜的激光損傷模型16-19
• 2.1.1 本征吸收及熱損傷16-17
• 2.1.2 缺陷吸收17-18
• 2.1.3 熱應(yīng)力損傷18
• 2.1.4 電子崩離化18-19
• 2.1.5 多光子電離19
• 2.2 影響薄膜激光損傷閾值的主要因素19-23
• 2.2.1 激光因素19-21
• 2.2.2 薄膜因素21-22
• 2.2.3 薄膜的制備技術(shù)及工藝參數(shù)22-23
• 2.3 提高薄膜激光損傷閾值的途徑23-25
• 2.3.1 材料甄選和工藝優(yōu)化23
• 2.3.2 駐波場和溫度場的設(shè)計23-24
• 2.3.3 激光預(yù)處理24
• 2.3.4 高溫退火技術(shù)24-25
• 2.4 激光損傷測試25-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 3 單層膜的工藝研究27-41
• 3.1 高折射率材料的選取及最優(yōu)工藝的確定27-35
• 3.1.1 高折射率材料的選取27-29
• 3.1.2 單層膜工藝的正交實驗優(yōu)化29-31
• 3.1.3 沉積溫度對薄膜激光損傷閾值的影響31-33
• 3.1.4 工藝穩(wěn)定性研究33-35
• 3.2 低折射率材料的選取及最優(yōu)工藝的確定35-38
• 3.2.1 低折射率材料的選取35-36
• 3.2.2 低折射率材料單層膜的設(shè)計36-37
• 3.2.3 低折射率材料的工藝優(yōu)化37-38
• 3.3 薄膜的光學(xué)帶隙38-39
• 3.4 小結(jié)39-41
• 4 濾光片的設(shè)計與制備41-53
• 4.1 濾光片的膜系設(shè)計41-48
• 4.1.1 多層膜膜系初始設(shè)計41-44
• 4.1.2 多層膜電場場強優(yōu)化設(shè)計44-48
• 4.2 多層膜的制備48-51
• 4.2.1 制備流程48-49
• 4.2.2 制備結(jié)果49-51
• 4.3 不同膜料制備濾光片的性能比對51-52
• 4.3.1 Ta_2O_5/SiO_2多層膜的設(shè)計與制備51-52
• 4.3.2 兩組多層膜的光譜特性和激光損傷特性分析52
• 4.4 小結(jié)52-53
• 5 后續(xù)工藝處理對多層膜激光損傷閾值的影響53-59
• 5.1 激光輻照預(yù)處理53-56
• 5.1.1 不同輻照能量的影響53-55
• 5.1.2 不同輻照次數(shù)的影響55-56
• 5.2 電子束輻照處理56-58
• 5.3 小結(jié)58-59
• 6 結(jié)論59-61
• 6.1 結(jié)論59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66-67
• 致謝67-69

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 溫忠義;結(jié)構(gòu)對氧化物膜層激光損傷閾值的影響[J];光機電信息;1997年08期

2 李曉光;張清華;沈軍;;高激光損傷閾值化學(xué)膜透射元件的研制[J];原子能科學(xué)技術(shù);2014年04期

3 吳慎將;施衛(wèi);蘇俊宏;;激光場強分布對類金剛石薄膜激光損傷閾值的影響[J];西安理工大學(xué)學(xué)報;2012年01期

4 徐均琪;樊慧慶;劉衛(wèi)國;蘇俊宏;;類金剛石薄膜的激光損傷特性及工藝優(yōu)化[J];光電工程;2008年12期

5 衛(wèi)耀偉;張哲;劉浩;歐陽升;鄭軼;唐耿宇;陳松林;馬平;;HfO_2/SiO_2薄膜的激光預(yù)處理作用研究[J];強激光與粒子束;2013年12期

6 晏良宏;呂海兵;嚴(yán)鴻維;趙松楠;王韜;李熙斌;王海軍;袁曉東;;二氧化硅增透膜微觀結(jié)構(gòu)與激光損傷閾值的調(diào)控[J];強激光與粒子束;2012年07期

7 楊帆,沈軍,吳廣明,孫騏,付甜,張志華,王玨;ZrO_2/SiO_2多層膜的化學(xué)法制備研究[J];強激光與粒子束;2003年04期

8 郭袁俊;祖小濤;蔣曉東;袁曉東;徐世珍;呂海兵;王畢藝;田東斌;;物理法和化學(xué)法制備的單層ZrO_2膜的激光損傷行為差異[J];強激光與粒子束;2007年11期

9 徐均琪;蘇俊宏;謝松林;梁海鋒;;不同技術(shù)制備DLC膜的激光損傷特性研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報;2007年03期

10 劉光輝;方明;晉云霞;張偉麗;賀洪波;范正修;;Sc_2O_3替代層在532nm高反膜中的應(yīng)用[J];強激光與粒子束;2009年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 王珊;沈軍;吳廣明;徐翔;周斌;倪星元;;制備條件對納米結(jié)構(gòu)ZrO_2薄膜抗激光損傷特性的影響[A];第八屆全國核靶技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2004年

2 胡建平;陳松林;趙春茁;馬平;許喬;;光學(xué)薄膜的激光損傷閾值測量[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

3 師薇;楊利紅;蘇俊宏;徐均琪;王鴻;;激光預(yù)輻照提高TiO2薄膜損傷閾值的研究[A];2011西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

4 沈軍;羅愛云;王生釗;歐陽玲;謝志勇;朱玉梅;;HfO_2高激光損傷閾值薄膜的制備及特性研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會特種玻璃分會第三屆全國特種玻璃會議論文集[C];2007年

5 胡建平;邱服民;陳梅;付雄鷹;馬平;;神光Ⅲ原型裝置光學(xué)元件激光損傷閾值測量[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

6 朱耀南;;光學(xué)薄膜激光損傷閾值測試方法的介紹和討論[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會論文集[C];2005年

7 陳建榮;;磷酸氧鈦銣晶體的電光性能[A];第十六屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會議論文集-03激光和非線性光學(xué)晶體[C];2012年

8 孫紹濤;王正平;許心光;;退火對DKDP晶體損傷作用研究[A];中國晶體學(xué)會第四屆全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2008年

9 黃祖鑫;蔣曉東;任寰;呂海兵;張磊;何錢軍;彭勇;胡曉陽;;單層溶膠-凝膠化學(xué)膜的損傷機理[A];第十七屆全國激光學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 于愛芳;LBO晶體表面高激光損傷閾值增透膜的研制[D];中國科學(xué)院研究生院（理化技術(shù)研究所）;2007年

2 李明全;KDP晶體超精密飛切微納形貌對激光損傷閾值的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杭良毅;用于多波長激光損傷測試儀的濾光片設(shè)計與制備[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

2 李朝霞;ZrO_2化學(xué)膜與物理膜損傷機理的對比研究[D];電子科技大學(xué);2010年

3 王畢藝;溶膠—凝膠技術(shù)制備ZrO_2/SiO_2多層高反膜的研究[D];電子科技大學(xué);2008年

4 姜偉;KDP晶體微納表面小尺度波紋對其激光損傷閾值的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 章春來;SiO_2/ZrO_2化學(xué)膜膜間滲透與激光輻照損傷的研究[D];電子科技大學(xué);2009年

6 鄒逢;紅外激光防護薄膜的設(shè)計與制備[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

7 何長濤;激光損傷閾值測試中的圖像處理技術(shù)[D];四川大學(xué);2007年

8 陳松林;ZrO_2薄膜生長及其工藝對微結(jié)構(gòu)的影響[D];四川大學(xué);2004年

9 陳銀鳳;類金剛石薄膜強激光作用的特性研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

10 王濤;HfO_2光學(xué)薄膜激光預(yù)處理及其機理研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號：549773