【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在基于兩步變溫沉積法探究基底亞表面雜質(zhì)缺陷對(duì)分光薄膜激光損傷閾值(LIDT)的影響機(jī)制方面取得進(jìn)展。相應(yīng)研究成果以“Effect of subsurface impurity defects on laser damage resistance of beam splitter coatings”為題，發(fā)表于High Power Laser Science and Engineering上。
 

　　激光薄膜是高功率激光系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，其抗激光損傷性能直接影響著高功率激光系統(tǒng)的輸出功率。對(duì)于透射型激光薄膜，一定的透過(guò)率會(huì)使薄膜與基底界面處的光強(qiáng)更強(qiáng)。另外，電子束蒸發(fā)等物理氣相沉積過(guò)程常需要對(duì)基底加熱，使得基底亞表面雜質(zhì)缺陷容易在加熱過(guò)程中析出并在表面聚集，從而在激光輻照下誘發(fā)薄膜損傷。目前，對(duì)基底亞表面雜質(zhì)缺陷的研究主要集中在來(lái)源及成分的分析、對(duì)LIDT的影響分析以及雜質(zhì)的抑制消除三個(gè)方面。關(guān)于基底亞表面雜質(zhì)缺陷對(duì)透射型薄膜LIDT的影響機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。
 

　　研究人員通過(guò)兩步變溫沉積法探究了基底亞表面雜質(zhì)缺陷對(duì)分光薄膜LIDT的影響機(jī)制，及其與薄膜沉積溫度之間的關(guān)系。研究了不同熱處理工藝對(duì)空白基底表面形貌和亞表面雜質(zhì)元素分布的影響。對(duì)比研究了四種由不同沉積溫度制備的分光薄膜的性能。結(jié)果表明，基底的亞表面雜質(zhì)缺陷在熱處理過(guò)程中會(huì)向基底表面遷移并聚集，形成吸收性缺陷源或節(jié)瘤缺陷種子，降低分光膜的LIDT。在膜層材料可以得到充分氧化的前提下，使用較低的沉積溫度有助于提高分光薄膜的LIDT。明確基底亞表面雜質(zhì)缺陷對(duì)分光薄膜損傷性能的影響機(jī)制，可以為其它透射型激光薄膜閾值提升提供參考。
 

　　相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、上海市科技計(jì)劃項(xiàng)目等支持。
 

　　圖1 四種分光薄膜的單脈沖激光誘導(dǎo)損傷概率曲線(入射激光：1064 nm，9 ns，45°入射，s偏振)
 

　　圖2(A)模擬分析納米級(jí)吸收性缺陷的密度對(duì)激光誘導(dǎo)膜層溫升的影響；(B)模擬分析納米級(jí)缺陷的尺寸和吸收特性對(duì)激光誘導(dǎo)膜層溫升的影響；(C)模擬分析納米級(jí)缺陷的尺寸和吸收特性對(duì)膜層電場(chǎng)分布的影響