光學介質(zhì)薄膜的激光損傷特性研究.pdf

1、光學薄膜元件是激光系統(tǒng)中極其重要的組成部分，對于大功率高能量激光系統(tǒng)來說，激光薄膜的性能一直是限制其向更高能量或更高功率發(fā)展的瓶頸之一。同時，薄膜元件也是紅外窗口及導彈導引頭等的重要組成部分，激光武器對薄膜元件的破壞可能造成光學系統(tǒng)的功能失效。因此，研究薄膜抗激光損傷特性，不斷提高其損傷閾值，對改進激光系統(tǒng)，擴展其在科研及生產(chǎn)中的應用，具有重要的實際價值，同時也成為發(fā)展激光防衛(wèi)武器的基礎。
　　 本文從材料優(yōu)化的角度入手，采用搭

2、建的激光損傷閾值測試平臺，對多種光學介質(zhì)薄膜材料的激光損傷特性進行了研究。對光學薄膜損傷機理的研究表明：薄膜材料、厚度、激光波長和脈沖寬度均會影響薄膜的損傷閾值。基于文獻分析和對比，結(jié)合材料自身的物理特性發(fā)現(xiàn)：材料的禁帶寬度與激光損傷閾值密切相關，一般禁帶寬度越大，損傷閾值越高；對于大多數(shù)材料，熔點、機械強度與損傷閾值具有正相關性。采用離子束輔助熱蒸發(fā)技術，在K9玻璃上制備了單層HfO2、ZrO2和SiO2薄膜。基于1-on-1損傷測試

3、方法、散射光強和相襯顯微法損傷評判標準，利用1.064μm調(diào)QNd：YAG脈沖激光器，脈寬為10ns，對薄膜的激光損傷閾值和損傷形貌進行了測試，結(jié)果表明：沉積這三種薄膜時束流大小是影響損傷閾值的主要因素，HfO2的損傷閾值隨著束流的增大先增大后減??；制備的HfO2損傷閾值最大為4.25J/c㎡，退火后的損傷閾值明顯提高；損傷形貌分析顯示出，在同一激光能量下，HfO2比ZrO2的抗激光損傷能力強。論文還研究了MgF2、BaF2和YF3的激