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高功率激光薄膜研究进展

信息来源:本站 日期:2018-12-20 

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       为了应对高功率激光系统对光学薄膜元件性能的要求,在确保薄膜具有一定性能的基础提高薄膜的激光损伤阈值,一直是高功率激光薄膜的中心工作。激光薄膜研制已经从单纯考虑薄膜制备技术向损伤机制、测试、膜系设计、基底、膜料、后处理和使用环境控制等多方面环节延伸,全自动激光管板焊机。

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      认识光学薄膜的激光损伤是提高激光薄膜损伤阈值工作的基础,薄膜的激光损伤一直是高功率激光薄膜研究的热点问题。光学薄膜的激光损伤是一个极其复杂的过程。它取决于激光参数(波长、脉宽、偏振态、模式、光斑和辐照方式等)及光学薄膜的性质(薄膜光学特性、膜料、制备工艺、薄膜结构和缺陷密度等)两方面。对不同的薄膜材料、制备方法、激光参数以及激光辐照方式,损伤过程和损伤机理有很大的差异性。目前,虽然人们对激光诱导光学薄膜损伤的过程还没有完全淸楚,但对于在不同激光脉冲宽度作用下光学薄膜发生损伤的初始吸收机制有了比较明确的认识,全自动激光管板焊机如图1所示。

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      同时,人们在不同吸收机制的基础上,陆续提出了光学薄膜损伤的雪崩离化、多光子吸收、节瘤缺陷、热爆炸损伤、热弹损伤以及等离子体爆炸损伤等模型。这些模型并不是普适的,激光与薄膜相互作用过程中往往包括了多个过程及多种过程的耦合。多种模型的建立一方面说明激光与薄膜相互作用过程的复杂性,另一方面也说明了人们对光学薄膜的激光损伤的认识在不断地发展,全自动激光管板焊机。


      在对薄模损伤机制的研究中,比较突出的成果是有关驻波场、温度场的研究,以及基频激光损伤的杂质吸收和节瘤缺陷的研究。在光学薄膜驻波场和温度场损伤的基础上,人们提出了驻波场设计、温度场设计和激光保护膜的概念,目前这些方法已发展为激光薄膜的重要设计方法,而杂质吸收和节瘤缺陷是导致基频激光薄膜损伤的最主要因素,全自动激光管板焊机。


      国际上多个实验室给出了光学薄膜在纳秒激光作用下从初始激光能量沉积到杂质吸收诱导基质材料非线性吸收,从而引起吸收区域不断从杂质到基质材料发展,以及后续等离子体区域从形成到增长,最后引发光学薄膜损伤的整个过程的理论模型,全自动激光管板焊机。


      在光学薄膜的节瘤缺陷研究方面,美国劳伦斯 利弗莫尔国家实验室(LLNL)对节瘤缺陷的成因、结构以及由此引起的驻波场、温度场和应力场的分布有了深人了解,并且提出了节瘤缺陷的抑制技术。我们实验室在髙功率激光薄膜的损伤机制和损伤过程研究中也做了很多工作,并取得了很多有价值的成果,包括电场和温度场设计 、表面、界面吸收模型、热力损伤模型,以及近年研究并发表的光学薄膜在短脉冲和超短脉冲作用下的损伤机制和紫外纳秒脉冲激光对光学薄膜损伤的物理模型等成果,全自动激光管板焊机。

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