论文部分内容阅读
光学薄膜是激光系统中不可或缺的元件,但在强激光作用下薄膜本身极其脆弱极易发生损伤。为了解决这种矛盾性,必须提高薄膜的抗激光损伤能力。目前提高薄膜损伤阈值的激光预处理方式是国内外研究的热点。但是预处理机理复杂,不同条件下制备的薄膜其预处理机理不一样,研究预处理机理对提高薄膜阈值具有重要意义。Hf02材料具有熔点高、硬度高、热稳定性和化学稳定性好、透光范围宽的特点,重要的是Hf02在高折射率材料中具有很高的激光损伤阈值。因此论文选择Hf02薄膜为研究对象,研究其预处理机理。本文采用电子束热蒸发技术制备了Hf02单层薄膜,并用10%、30%、50%、70%的损伤阂值能量对薄膜进行了1-on-1方式的激光预处理。通过对比预处理前后薄膜的表面微观形貌、微观结构、光学性能及激光损伤阈值,研究了激光预处理机理。基于杂质清除机理,采用了三种辐照方式对薄膜进行了激光预处理,对预处理后的薄膜激光损伤阈值进行了测试;在清洗过的基底上制备了单层膜,并对其激光损伤阈值进行了测试。研究结果表明:1、在1-on-1激光预处理方式下,经激光预处理的薄膜样片和预处理前的薄膜样片相比,薄膜表面的杂质和损伤斑个数明显减少,损伤阈值增大,表明激光预处理薄膜能有效清除薄膜内部的杂质,提高薄膜的激光损伤阈值。2、在1-on-1激光预处理方式下,经激光预处理的薄膜样片和预处理前的薄膜样片相比,薄膜表面粗糙度降低、折射率增大、消光系数减小、透过率向长波方向略有漂移、损伤斑直径和深度均减小,表明激光预处理能平整膜层、夯实膜层和加固膜层。3、与用其它能量阶预处理相比,采用30%能量阶预处理后的薄膜样片粗糙度降低幅度最大、折射率提高幅度最大、透过率曲线漂移幅度最大、薄膜表面的损伤斑个数最少、损伤斑直径和深度最小,激光损伤阈值提高幅度最大,表明在1-on-1激光预处理方式下,30%能量阶对薄膜特性的影响最明显。4、经1-on-1、 s-on-1和n-on-1方式激光预处理后,薄膜损伤阈值分别为26.86J/cm12、28.03J/cm2、28.26J/cm2,其与未预处理的薄膜损伤阈值相比,分别提高了46%、53%和54%,表明基于杂质清除机理,上述三种方式对薄膜内部的杂质清除能力均较强,其中n-on-1方式对薄膜内部的杂质清除能力最强;且激光预处理能有效提高薄膜激光损伤阈值。5、采用复合清洗工艺制备的薄膜,损伤阈值为22.10J/cm2,其与未采用复合清洗工艺制备的薄膜相比,损伤阈值提高了22%。