1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究

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1、密级:硕士学位论文1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究作者姓名：张蕾指导教师：刘洪祥研究员中国科学院光电技术研究所学位类别：工学硕士学科专业：测试计量技术及仪器研究所：中国科学院光电技术研究所二零一六年四月TheStudyoftheSolidLaserFilmDamageThresholdof1064nmByZhangLeiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegree

2、ofMasterofEngineeringTheInstituteofOpticsandElectronics,theChineseAcademyofSciencesApril,2016致谢致谢转眼间，三年的时间就要过去了，在这三年的时间里学会了很多，成长了许多。首先感谢导师刘洪祥研究员在这三年的时间里的严格要求，悉心教导，让我懂得了科研的严谨以及实事求是的态度。刘老师，在科研上勤勤恳恳，以身作教，在生活中更像一位智者，不仅在我科研上遇到困难时，给予帮助，指明方向，在生活中，更是教会了我很多做事的道理。刘老师，科研上的严谨，生活中的关怀让

3、我在三年的时间里学会了很多。在此，对刘老师表示由衷的钦佩和感激之情。在搭建1064nm损伤测试平台过程中，感谢实验室高卫东老师在实验器材及搭建过程中的帮助，感谢北京镭宝光电技术有限公司于茜工程师在激光器知识方面给予的指导。感谢实验室陈光老师在镀膜方面给予的指导，感谢实验室的其它老师和职工在研究过程中给予的指导与帮助。感谢在学习与生活中互相帮助，互相促进的师兄、师弟及其它同学们，谢谢你们在课题上给予的帮助及启发，以及在生活当中给予的鼓励。感谢研究生部的老师们，组织各种各样的活动，丰富了我们的生活，让我们在学习的同时也收获了快乐。感谢自己的父

4、母及家人，在科研中遇到困难时，始终鼓励我，默默的支持我，在此，深深的感谢我的父母和家人。张蕾2016年4月I摘要摘要光学薄膜作为高能量、大功率激光系统的重要组成部分，在激光辐照下，最先发生破坏，严重影响激光系统的正常工作。研究光学薄膜的激光损伤阈值问题，对于推动激光向高能量、大功率发展具有重要的意义。离子束溅射，制备出的光学薄膜具有低的吸收、散射损耗，致密性高，环境稳定性好，已成为制备高抗激光薄膜的重要沉积手段，尤其在空间应用领域，优势更加明显。所以，本文针对离子束溅射镀膜制备工艺下的光学薄膜进行损伤阈值的研究。首先从搭建1064nm固体

5、激光薄膜损伤测试平台展开，然后在搭建好的损伤测试平台上，对不同膜系结构的增透膜、双面镀制的增透膜前后膜堆以及45度高反膜损伤阈值进行测量与讨论。具体内容如下：1.通过改变1064nm固体脉冲激光器的腔镜、腔型以及尝试使用平凹柱面镜对光斑进行整形，改善入射到实验片上的光斑的圆度以及强度分布。通过外加偏振光学元件，解决了由于半波片旋转角度，光斑强度畸变的问题。2.为提高离子束溅射制备的1064nm、532nm双波长增透膜抗激光损伤阈值，在基板和空气侧分别加镀半波长厚度的缓冲层和保护层，研究缓冲层、保护层对增透膜抗激光损伤阈值的影响。实验结果表

6、明，半波长的缓冲层、保护层均有助于提高增透膜的抗激光损伤阈值。最后，添加半波长保护层及缓冲层的增透膜损伤阈值由都未添加时的228.14J/cm上升到17.8621J/cm，损伤阈值提高了119%。3.采用优化后的膜系结构双面镀制增透膜，对增透膜前后膜堆进行损伤阈值的测量，后膜堆的损伤阈值要低于前膜堆的损伤阈值。根据前后膜堆损伤形貌的不同对损伤阈值的差异进行了解释。4.在光路中，通过旋转半波片的角度改变入射到实验片上的激光偏振态，测量了S、P偏振光分别入射下45度高反膜的损伤阈值。P偏振光入射下光学薄膜的损伤阈值要明显低于S偏振光入射下光学

7、薄膜的损伤阈值。通过损伤形貌的观察以及电场强度的计算得出了损伤阈值差异的原因。关键词：损伤阈值，离子束溅射，保护层，缓冲层IIAbstractABSTRACTOpticalcoatingsasanimportantpartofhigh-energy,high-powerlasersystemaredamagedfirstunderlaserirradiation,whichseriouslyaffectthenormalworkofthelasersystem.Theresearchonlaserinduceddamagethreshol

8、dofopticalcoatingsisofgreatsignificancetopushlasertohigh-energyandhigh-power.Opticalcoatingshasl