高功率激光作用下光学薄膜的场损伤研究

【摘要】： 激光核聚变是解决人类的能源问题的一个重要途径,但其“点火”却一直是个难题.从全世界发展趋势来看,作为点火装置,激光器的输出功率越来越高,脉宽越来越短。而薄膜作为光路传输中的关键元件之一,因为其内在的结构特性,往往成为限制激光器功率的瓶颈。随着辐照激光的脉宽变短,其脉冲的峰值功率密度将非常高,此时薄膜的损伤已经从原来的热损伤形式转变为场损伤形式为主。因此对于薄膜在短脉宽,高电场情况下的损伤机制研究,具有重大的实际意义。 本文首先用理论分析及数值模拟两种方式对于光学薄膜的场损伤的微观机制进行了研究,然后对光学薄膜中的驻波场问题进行了讨论。 文章的主要结构如下: 第一章:主要概述了目前国内外对于在光学薄膜损伤的研究概况。 第二章:介绍了光学薄膜损伤的基本理论。包括损伤的定义,薄膜损伤的理论模型,提高薄膜损伤阈值的几种处理方法等。 第三章:分析了薄膜对激光能量吸收的微观机制,描述了薄膜损伤的微观过程。在此过程中,我们用量子力学的方法推导了导带电子对激光能量吸收速率公式。用数值的方法描述了薄膜导带电子密度,光学性质随时间变化情况,计算了几种常见光学薄膜的场损伤阈值。 第四章:对光学薄膜的驻波场问题进行了讨论。提出了使用梯度膜来替代传统层状高反膜的思路。并对其波长匹配,电场分布等问题进行了讨论。 第五章:对研究过程中所得到的一些结论,进行了总结。