高反射膜提高抗激光损伤阈值的方法
对于HR薄膜,除10.6um的激光器使用膜外,其他近红外及可见光激光器多采用氧化物制作反射镜,以的15层膜为例,若各层膜的光学厚度为,则15层膜的理论反射率为99.6%。与AR膜相反,HR膜是反射电磁波的,并在膜内建立一驻波场,在空气界面上电场强度为零,而膜内从第一个膜层开始电场强度呈周期性变化,但振幅呈总体下降趋势
激光的最大吸收发生在空气侧第一层膜层和极大电场强度界面上,若不考虑界面吸收,可认为是一种理想情况,实际情况明显的偏离这种情况,主要有四方面因素:
l 由于两种材料的交界面柱体生长不连续形成潮气渗透的通道;
l 交界面的两种材料相互渗透,形成晶格缺陷;
l 交界面切换蒸汽源时,易产生杂质污染;
l 交界面有较大的粗糙度;
l 基板-膜层界面各种吸附层或基底的各种缺陷;
因此如何减小界面吸收或通过驻波场设计较小界面吸收都是现阶段我们不容忽视的问题。
在研究过程中发现,要想获得低吸收、低缺陷密度的制备方法,离子束溅射和电子束蒸发是一种不错的方法。采用离子辅助淀积技术,选择适当的低能离子辅助,有助于提高薄膜的损伤阈值,或者达到未辅助时的阈值水平。否则会明显增高缺陷,降低损伤阈值。
提高高反射膜的另外一个途径是后处理技术,包括低能离子轰击、退火处理和激光预处理等等。薄膜经低能离子轰击后,表面缺陷减小,吸收降低,所以损伤阈值明显升高。可以降低在薄膜淀积过程中因失氧而引起的缺陷,提高薄膜的阈值。在退火过程中,薄膜的结晶状况可能发生改变,因而改善膜的性能。但是应当注意,太高的退火温度反而可能会降低短波脉冲的损伤阈值,退火温度一般在350℃~400℃之间。
激光的预处理通常对提高损伤阈值的效果也非常明显,对YAG激光反射镜,采用小光斑的YAG做扫描处理,先应选择一个能量约为激光损伤阈值的15%~20%的能量,然后逐步提高处理能量。小光斑处理效果好但耗时长,因此可以采用诸如激光器运用大光斑处理。
高阈值反射镜的制备工艺非常十分关键,主要围绕如何降低缺陷和降低吸收两方面进行,因此,诸如基板的加工清洁处理、基板表面的吸附和污染,薄膜材料的处理和预熔、离子辅助的参数设置、淀积参数的优选和膜层的后处理都不容忽视,这些因素之间的影响都是及其复杂的,但是在生产实践中,我们也总结了一些结论,例如:膜层淀积前用离子源轰击基板对提高薄膜的损伤阈值很有帮助,淀积速率过快从而导致薄层的粗糙度升高而使薄膜的损伤阈值降低,较高基板温度上的薄膜损伤阈值比较低基板温度上的薄膜损伤阈值高等等。但是,必须要强调的是,这些结论只是对特定薄膜的制造有很大帮助,具体使用自己项目的方法还需自己去实验探索。
对近红外激光,有时除了使用主频波长1053nm或1064nm的激光外,同时,也使用波长分别为530nm和350nm的二倍频、三倍频激光器。显然,350nm是最困难的,因为短波长薄膜的杂质吸收更加明显,消光系数急剧增加,而且薄膜内部电场改变,光子能量增大。所以短波长薄膜的损伤阈值通常是高反射镜阈值损伤的瓶颈。这就要求在考虑膜系设计、制备方法、薄膜材料和工艺因素时,重点放在抑制短波长的缺陷和吸收上。不仅如此,相较与长波长而言,短波长不只是缺陷和吸收增加,缺陷密度也显著增加。
近红外与可见光区高反膜常用组合,通常反射率越高,激光损伤阈值就越大。
上一篇:光学镀膜简介
下一篇:如何正确分析光学薄膜的成分
版权所有 ©成都光驰科技有限公司, All Rights Reserved 电话:028-85914718 邮箱:info@optorunning.com
Layertec|激光镜片|激光反射镜|Laservision|Protect|激光护目镜|激光防护眼镜|Fiberlabs|Lumitek|leverrefluore|Optogama|Edmund|Newport||Thorlabs|alluxa|Spectrogon|Ophir|光学透镜|干涉滤光片|厂房出租|仓库出租|窄带滤光片|窗口片|光栅|光学镀膜|激光器|光学平台|手动位移台|电动位移台|旋转台|光学调整架|镜架|光纤|光纤跳线|中红外光纤|感光卡|红外观察仪|直线位移台|