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10.6 μm激光辐照下光学薄膜热畸变和微弱吸收的研究

杨富  
【摘要】: 光学薄膜吸收的存在,是限制高能激光发展的主要因素之一。它的存在,不仅影响薄膜的光学质量,更会造成激光在薄膜内的热沉积。特别是在高功率激光作用下,即使十分微弱的吸收也足以导致薄膜元件的灾难性破坏。因此,有必要对光学薄膜的这种平均吸收及局部吸收进行精确、快速、实时的检测。 目前,广泛使用的测量弱吸收的方法有光热偏转技术和表面热透镜技术。研究的激光波段主要集中在紫外、可见光和近红外波段。而对中远红外波段的研究较少。而且,随着高功率CO_2激光器应用的日益广泛,特别是国内外有关CO_2激光大气传输研究工作的进展以及红外波段窗口材料的研究,使10.6μm激光辐照下光学薄膜热畸变和微弱吸收研究具有重要意义。因此,本文对10.6μm CO_2激光辐照下的样品的热畸变和微弱吸收进行了研究。完成的工作主要有以下几部分: 1.建立了激光辐照下介质多层膜的温度场计算模型,编制了计算程序,并用美国斯坦福大学的计算结果进行了详细校核,证实了所编制程序的正确性和可靠性。 2.在不同条件下,对10.6μmCO_2激光辐照下介质单层膜和多层膜的温度场分布进行了计算模拟和分析。 3.利用夏克一哈特曼波前传感器,对基底样品以及不同厚度的介质单 层膜样品和不同膜系的YbF3/Znse介质多层膜样品在C02激光辐 照下的热畸变进行了实验研究。 4.分别建立了表面热透镜技术和光热偏转技术测量光学薄膜微弱吸 收的实验装置,对多种光学薄膜样品的微弱吸收进行了测量,并将 两种方法测得的实验结果进行了比较。 本论文工作为光学薄膜元件的研制以及薄膜镀制工艺提供了重要 的理论依据和参考。


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