光学薄膜激光损伤及散射检测研究

【摘要】：本文围绕光学薄膜的激光损伤研究,论述了其损伤机理、影响损伤阈值的因素以及其抗激光增强工艺,总结了相关规律。建立了符合国际标准的激光损伤阈值测试及在线检测系统,对光学薄膜及其基体的激光损伤及在线检测做了详细的实验研究。 对HF 酸腐蚀后的熔石英样品进行了激光损伤分析,其损伤由激光驻波场和烧蚀共同引起。HF 酸腐蚀可以提高熔石英表面的抗激光损伤能力。在一定的激光参数(波长为355nm,脉宽为10ns,频率为3Hz)下,其损伤尺寸随激光辐照次数呈指数增长关系。并对损伤阈值测试结果进行了不确定度分析,对比了不同阈值表征方式对其结果的影响。 研究了ZrO_2薄膜微结构对其抗激光损伤能力的影响,发现随着微晶粒尺寸的减小其抗激光损伤阈值具有增长的趋势,且多晶结构的激光损伤阈值明显高于无定形结构。研究和完善了激光预处理装置的技术方案,对1064nm 的HfO_2/SiO_2高反膜进行了激光预处理研究,实验结果表明,薄膜的抗激光损伤能力平均提高3倍以上。薄膜经激光预处理后,损伤尺度及严重程度明显减轻。 组建了符合国际规范的He-Ne散射法在线检测损伤系统,对HfO_2/SiO_2高反膜、增透膜进行了阈值检测,并与等离子体闪光法及Nomarski 相衬显微法对损伤的判断做了比较。实验证明,He-Ne 散射法在线检测系统能有效地、可靠地判断激光诱导损伤。相对等离子体闪光法而言,减少了人为因素,并且在实验中证明,有等离子体闪光发生,并不一定发生激光诱导损伤。而采用显微镜观测,效率低、工作量大,对于不明显的损伤不易做出判断。