中红外高反膜的激光热场分析

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1、光学仪器第)5卷第+期3gp0)5-0g0+)##&年5月4/!q

2、7eq0_!1xj20!_7swsr‘-)##&文章编号!"##$%$&’#()##&*#+%##))%#$中红外高反膜的激光热场分析,王颖-章岳光-刘旭-顾培夫-厉以宇-李明宇(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室-浙江杭州’"##).*摘要!为了分析薄膜内部激光引起的电热场效应-提出了一种模拟锥形高斯光入射多层介质薄膜后电场和热场分布的方法/该方法能够分析薄膜中高斯光各个角谱分量叠加形成的电场的分布-进而得到由于薄膜本征吸收产生的热量沉积以及薄膜内部的温度场分布/针对

3、三种中心波长为+0’12高反膜进行了分析-比较了激光垂直入射和斜入射两种不同工作方式的全介质高反膜系以及金属加介质高反膜系的温度峰值-结果表明全介质高反膜的温度峰值明显低于金属加介质膜系/关键词!高斯光3中红外3光学薄膜3热过程3数值计算中图分类号!4+5+6+文献标识码!789:;<=>?@AB;@C;9D>?EFGH>@=>?G<9<;@C>EC<;GI;BD9?B;BF9D>?E:JKLMNOPQ-RSKLMNTU%QTVPQ-WXYZT-MY[UO%T-WXNO%]T-WX^OPQ%]T(_‘a‘bcbdeafgha‘ghdg

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8、也有了多方面的研究/研究者针对单波长(’0512*光学膜层的光学特性+减反膜和高反膜的设计+工艺控制进行了大量研究工作,"-’./但是针对+0’12波段的激光薄膜的研究鲜有报道/红外薄膜的吸收损耗是影响薄膜性能和应用的关键问题-特别是红外激光引起的光热吸收-直接关系,收稿日期!)##&%#&%’#基金项目!固体激光技术国家级重点实验室基金资助项目/作者简介!王颖("45#%*-女-河北唐山人-博士研究生-从事光学薄膜方面的研究/第$期王颖等0中红外高反膜的激光热场分析hG,h到高功率中红外激光薄膜在应用中的稳定性!薄膜的吸收损耗将部分激

9、光能量转化成热沉积"引起薄膜内部的局部升温"导致薄膜性能降低甚至结构破坏"对于红外波段"薄膜材料的吸收较可见波段更为显著!人们对于光学薄膜的光热过程进行了深入的研究#$"%&"提出了光学薄膜的温度场设计理论!但是原有的理论都是将激光的电磁场简化为垂直膜面入射的平面波的形式"不考虑高斯光的各个角谱成分和偏振态"这种方法只能分析激光垂直入射时的光热场分布"得到的电场和热场分布与实际相差较远!现将激光理解为由不同角谱组成的锥形的高斯光#’&"分析其进入介质膜层后的光场以及薄膜本征吸收产生的热沉积"之后根据含热源的二维瞬态热传导的热学模型"求解

10、得到二维温度场的数值解!采用上述方法分析了工作在()和$%)下两种介质高反膜膜系和一种工作在()的金属加介质结构高反膜系*中心波长为$+,-./的光热场分布!结果表明0金属加介质膜系的峰值温度明显高于单纯介