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1、2011年第25卷第2期测试技术学报Vol.25No.22011(总第86期)JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY(SumNo.86)文章编号:16717449(2011)02012206毫秒激光致光学薄膜损伤阈值的测试与分析戴罡,陆建,刘剑,秦渊,倪晓武(南京理工大学理学院,江苏南京210094)摘要:根据ISO11254分别测量了脉宽1ms,波长1064nm激光作用下TiO2SiO2高反膜、增透膜的损伤阈值,结合高分辨率CCD和光学显微镜观测了损伤形貌,分析了毫秒量级激光损
2、伤光学薄膜的损伤机理.结果表明:脉宽1ms激光作用下TiO2SiO2增透膜的损伤阈值为高反膜的2.4倍,损伤区域为若干分离的损伤点,认为损伤是由膜层中含有的缺陷或杂质引起的.读数显微镜的结果显示,长脉冲激光作用下薄膜元件的损伤厚度为(1805)m.研究结果可供脉宽为ms量级的激光与光学薄膜相互作用的基础研究提供参考.关键词:毫秒激光;激光损伤;损伤阈值;损伤机理中图分类号:TN244文献标识码:Adoi:10.3969j.issn.16717449.2011.02.006TheMeasurementandAnalys
3、isofMillisecondLaserInducedDamageofTwokindsofClassicalCoatingComponentsDAIGang,LUJian,LIUJian,QINYuan,NIXiaowu(CollegeofScience,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China)Abstract:LaserinduceddamagethresholdsofTiO2SiO2highreflectorandantireflectorwithpul
4、seduration1ms,wavelength1064nmareinvestigatedaccordingtoISO11254.ThedamagemorphologiesarerecordedbyCCDwithhighresolution.Themechanismsof1mslaserinduceddamageofopticalcomponentarediscussed.Laserinduceddamagethresholdofantireflectoris2.4timesofhighreflector,andtheisolatedd
5、amagesoncoatingsshowthatthedamagesareinducedbyimpuritiesorthedefectsincoatings.Thedamagedepthofopticalcomponentis1805mbyusingreadingmicroscope.Theseresearchresultsinthepaperwillprovidehelpforthebasicresearchoflongpulselaserinteractionwithopticalcoatings.Keywords:millisec
6、ondlaser;laserdamage;damagethreshold;damagemechanism目前,激光技术朝着两个不同方向发展:高峰值功率密度的短脉冲、超短脉冲激光和大能量的长脉冲激光.其中长脉冲激光和短脉冲(ns)、超短脉冲激光(ps或fs)相比在空气中传播时效率更高.只是因[1,2][3]为ps和fs激光具有很高的峰值功率密度,因而在空气中传输时易产生光学击穿和自聚焦现象,而82长脉冲激光对应的功率密度远小于10Wcm,在空气传输的过程中吸收较小,且不会使空气产生电离击穿,也不会发生自聚焦现象,因而传输损耗远小于短脉冲激光.
7、其次,在与材料相互作用过程中,短脉3冲激光能够使物体表面的温度瞬时上升到510K以上,形成高温高密度的等离子体将屏蔽后续激光.而较低功率密度的长脉冲激光作用在物体上时几乎不形成的等离子体,后续激光几乎不受影响地作用在靶材上,因而长脉冲激光的能量耦合效率高于短脉冲激光.最后,就单脉冲能量而言,长脉冲激光要比收稿日期:20100929作者简介:戴罡(1984),男,博士生,主要从事长脉冲激光与光学薄膜相互作用的研究.(总第86期)毫秒激光致光学薄膜损伤阈值的测试与分析(戴罡等)123[4]短脉冲激光高数个量级
8、,破坏效果更佳.Boley等人研究了脉宽为0.5ms,单脉冲能量125J,重复频率200Hz的激光作用在航空铝材上的效果,指出当靶材表面有强气流吹过时,航空铝材更容
