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高功率激光薄膜研究進(jìn)展

信息來(lái)源:本站 日期:2018-12-20 

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       為了應(yīng)對(duì)高功率激光系統(tǒng)對(duì)光學(xué)薄膜元件性能的要求,在確保薄膜具有一定性能的基礎(chǔ)提高薄膜的激光損傷閾值,一直是高功率激光薄膜的中心工作。激光薄膜研制已經(jīng)從單純考慮薄膜制備技術(shù)向損傷機(jī)制、測(cè)試、膜系設(shè)計(jì)、基底、膜料、后處理和使用環(huán)境控制等多方面環(huán)節(jié)延伸,全自動(dòng)激光管板焊機(jī)。

?全自動(dòng)激光管板焊機(jī)

      認(rèn)識(shí)光學(xué)薄膜的激光損傷是提高激光薄膜損傷閾值工作的基礎(chǔ),薄膜的激光損傷一直是高功率激光薄膜研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。光學(xué)薄膜的激光損傷是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。它取決于激光參數(shù)(波長(zhǎng)、脈寬、偏振態(tài)、模式、光斑和輻照方式等)及光學(xué)薄膜的性質(zhì)(薄膜光學(xué)特性、膜料、制備工藝、薄膜結(jié)構(gòu)和缺陷密度等)兩方面。對(duì)不同的薄膜材料、制備方法、激光參數(shù)以及激光輻照方式,損傷過(guò)程和損傷機(jī)理有很大的差異性。目前,雖然人們對(duì)激光誘導(dǎo)光學(xué)薄膜損傷的過(guò)程還沒(méi)有完全淸楚,但對(duì)于在不同激光脈沖寬度作用下光學(xué)薄膜發(fā)生損傷的初始吸收機(jī)制有了比較明確的認(rèn)識(shí),全自動(dòng)激光管板焊機(jī)如圖1所示。

?全自動(dòng)激光管板焊機(jī)

      同時(shí),人們?cè)诓煌諜C(jī)制的基礎(chǔ)上,陸續(xù)提出了光學(xué)薄膜損傷的雪崩離化、多光子吸收、節(jié)瘤缺陷、熱爆炸損傷、熱彈損傷以及等離子體爆炸損傷等模型。這些模型并不是普適的,激光與薄膜相互作用過(guò)程中往往包括了多個(gè)過(guò)程及多種過(guò)程的耦合。多種模型的建立一方面說(shuō)明激光與薄膜相互作用過(guò)程的復(fù)雜性,另一方面也說(shuō)明了人們對(duì)光學(xué)薄膜的激光損傷的認(rèn)識(shí)在不斷地發(fā)展,全自動(dòng)激光管板焊機(jī)。


      在對(duì)薄模損傷機(jī)制的研究中,比較突出的成果是有關(guān)駐波場(chǎng)、溫度場(chǎng)的研究,以及基頻激光損傷的雜質(zhì)吸收和節(jié)瘤缺陷的研究。在光學(xué)薄膜駐波場(chǎng)和溫度場(chǎng)損傷的基礎(chǔ)上,人們提出了駐波場(chǎng)設(shè)計(jì)、溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)和激光保護(hù)膜的概念,目前這些方法已發(fā)展為激光薄膜的重要設(shè)計(jì)方法,而雜質(zhì)吸收和節(jié)瘤缺陷是導(dǎo)致基頻激光薄膜損傷的最主要因素,全自動(dòng)激光管板焊機(jī)。


      國(guó)際上多個(gè)實(shí)驗(yàn)室給出了光學(xué)薄膜在納秒激光作用下從初始激光能量沉積到雜質(zhì)吸收誘導(dǎo)基質(zhì)材料非線性吸收,從而引起吸收區(qū)域不斷從雜質(zhì)到基質(zhì)材料發(fā)展,以及后續(xù)等離子體區(qū)域從形成到增長(zhǎng),最后引發(fā)光學(xué)薄膜損傷的整個(gè)過(guò)程的理論模型,全自動(dòng)激光管板焊機(jī)。


      在光學(xué)薄膜的節(jié)瘤缺陷研究方面,美國(guó)勞倫斯 利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)對(duì)節(jié)瘤缺陷的成因、結(jié)構(gòu)以及由此引起的駐波場(chǎng)、溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布有了深人了解,并且提出了節(jié)瘤缺陷的抑制技術(shù)。我們實(shí)驗(yàn)室在髙功率激光薄膜的損傷機(jī)制和損傷過(guò)程研究中也做了很多工作,并取得了很多有價(jià)值的成果,包括電場(chǎng)和溫度場(chǎng)設(shè)計(jì) 、表面、界面吸收模型、熱力損傷模型,以及近年研究并發(fā)表的光學(xué)薄膜在短脈沖和超短脈沖作用下的損傷機(jī)制和紫外納秒脈沖激光對(duì)光學(xué)薄膜損傷的物理模型等成果,全自動(dòng)激光管板焊機(jī)。

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