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《波长1064nm脉冲激光高阈值反射膜的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第11卷 第4期强激光与粒子束Vol.11,No.41999年8月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSAug.,1999文章编号:1001-4322(1999)04-0413-05X波长1064nm脉冲激光高阈值反射膜的研制付雄鹰,孔明东,胡建平 范正修 (成都精密光学工程研究中心,成都610004)(中国科学院上海光机所,上海201800) 摘 要:研究HfO2öSiO2高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀HfO2、反应离子辅助蒸镀HfO2
2、、反应离子辅助蒸镀金属Hf的源材料形成HfO2薄膜。采用这三种工艺制备了HfO2öSiO2高反射膜,在中心波长1064nm处,反射率R≥2(1064nm,5ns)99.5%,其中反应蒸镀HfO2öSiO2高反射膜损伤阈值最高,可达60Jöcm。 关键词:HfO2öSiO2反射膜;激光诱导损伤阈值;电子束蒸发;等离子辅助沉积 中图分类号:TN24文献标识码:A 国外自七十年代便开始对高功率激光薄膜进行研究,发现影响激光薄膜的阈值因素比较复杂,大致可归结为如下因素:辐射条件(激光波长、脉宽、重复频率、光斑大小和激光模式)、薄
3、膜的光学特性(折射率、吸收和散射)、力学特性(应力、附着性、弹性、密度、微孔)、热学性能(传导、热容)、化学组份(化学计量配比、杂质)、结晶特性(多晶、结晶度、非晶)、微结构(颗粒尺度、孔穴、晶界、节瘤缺陷)、表面形貌(粗糙度、缺陷、裂痕、表面杂质、基片处理)、膜层设计(电场分布、梯度渐变膜层、在规整膜堆中增加密封和缓冲层)、环境影响和使用处理(环境气氛、激光预处理、水成份、灰尘、清洁等)。牵涉到激光损伤因素的复杂性还反映在影响阈值的因素对[1]不同材料、膜层组合、沉积技术和激光参数是不确定的。尽管如此,美国LLNL对未经激光
4、22预处理的高反射膜,损伤阈值可达20Jöcm以上,甚至可达40Jöcm,经过激光预处理后,个别2[2]样品可达60～70Jöcm(1064nm,3ns) 。 目前,国外制备高功率激光反射膜主要还是物理气相沉积方式,其低折射率材料一般是用SiO2,高折射率材料一般是HfO2、ZrO2、Ta2O5、掺Y2O3的HfO2或掺Y2O3的ZrO2,交替沉积[3]上述的高、低折射率材料制备出高阈值的反射膜。选择HfO2可能系如下原因:HfO2作为高折射率材料,阈值较高;HfO2在波长351nm至1064nm范围内吸收较小;HfO2öS
5、iO2交替沉积的光学薄膜经激光预处理后阈值增加较明显。 本文主要报道采用电子束和离子辅助沉积技术制备SiO2öHfO2高反射膜的工作。1 高反射激光膜的制备1.1涂膜实验 本文所研究的薄膜均是在Leybold公司的APS1504镀膜机上镀制的。由两组机械泵和-3ROOTS泵将真空室抽至8Pa的气压,然后由两组冷凝泵抽至1.0×10Pa以下的气压。基片的加热由真空室内底部的四个石英加热器进行。当电子束加热被蒸发的源材料时有部分辐射热,以致使真空室内温度不能完全控制在设定值。APS1504可以通过其控制系统LeycomÌ进X国
6、家863惯性约束聚变领域资助课题1999年2月16日收到原稿,1999年6月17日收到修改稿。付雄鹰,男,1963年10月出生,硕士学位,助理研究员©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.414强激光与粒子束第11卷行调节,但毕竟有一定的驰豫时间。对于初始设定加热温度值若在200℃以上,工艺实验过程中的温度漂移不会超过8℃。当从室温加热到200℃以上,真空室内的气压将上升近2个量级,主要是由于真空室内出气所致,并且电子枪的热辐射的另一副作用也
7、是致使真空室内出气。因此,一般加热到一设定温度值后还将继续等待5～6小时,直至真空室内气压重新降回1.0×-310Pa以下方可进行镀膜实验。 沉积HfO2薄膜时所用的源材料由北京有色金属研究院提供。HfO2源材料中含有2%～3%的ZrO2。其HfO2颗粒线度尺寸在1.5～4.0mm之间。在进行薄膜沉积之前,逐层添加HfO2源材料进行预熔,使盛于坩锅中的HfO2彻底地除气,且形成一个较平坦的预熔面,以便能较容易地维持稳定的沉积速率。SiO2源材料是由日本Optron公司提供,其SiO2含量为99.99%,颗粒线度尺寸在2～3m
8、m之间。沉积之前,同样进行逐层预熔。 膜层几何厚度和光学厚度由APS1504上装置的石英晶振控制器和OMS3000光控系统监控。在我们的实验中,石英晶振器主要用于监控沉积速率,由于APS1504所有监控信号及操作信号均将反馈到LeycomÌ控制系统中,那么石英晶振器的沉积速
