一、氟化氘高能激光系统中的光学薄膜(论文文献综述)
许彬,李斌成,高椿明,王强,郭小红,孙启明[1](2020)在《真空环境下低损耗高反射光学元件性能退化特性》文中认为为了研究真空环境对光学薄膜的影响,将离子辅助沉积制备的1064nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5Pa的不锈钢真空室,实验观测其反射率和吸收损耗随放置时间的变化。结果表明,样品在真空环境放置335h后,其反射率从99.9823%下降到了99.9543%,吸收损耗从6.8×10-6上升到了59.5×10-6,用酒精乙醚混和液擦拭后其光学性能完全恢复,样品表面的污染层厚度随时间增加;操作过程中的人为因素是导致强光反射膜元件光学性能持续下降的主要原因。这一结果对高能/高功率激光光学元件在真空应用环境中稳定性的提高是有帮助的。
陈旭[2](2020)在《多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制》文中进行了进一步梳理随着激光技术的快速发展,光栅在脉冲压缩、光谱合束等领域作为核心元器件被广泛地应用在高功率激光系统中。光栅的衍射效率与入射光的偏振态有着紧密的联系,提高光栅能量利用率,开展高空频多层膜偏振无关光栅的研究,为提高合束激光系统的输出功率和简化激光系统结构具有重要的研究意义。本论文开展高空频1480line/mm偏振无关的多层介质膜光栅(MLDG)研究,给出设计方案,进行相应的理论分析计算,具体工作内容如下:(1)基于严格耦合波理论开展光栅衍射效率计算,利用MATLAB软件编写光栅结构设计的优化程序。(2)开展基于单层光栅齿介质膜的偏振无关光栅研究,构建评价函数采用遗传算法对光栅参量进行优化。优化得到的光栅结构对光谱特性和角谱特性进行分析计算。在中心波长1053nm附近30nm的波段范围内平均衍射效率大于96%,在Littrow入射角附近±3°范围内平均衍射效率大于95%的结果。对光栅的槽形侧壁角公差分析发现,单层栅齿偏振无关光栅的对槽型侧壁角有着非常严格的要求,制造相对困难。(3)开展基于双层光栅齿结构的偏振无关光栅研究。以相同的方法对光栅参量进行设计和优化,并对计算出的光栅结构进行光谱和角谱分析。得到双层齿多层介质膜偏振无关光栅在中心波长附近50nm波段范围内衍射效率理论值大于95.8%,角谱在Littrow入射角附近±3°范围内衍射效率均大于95%的结果。对设计好的光栅参量进行容差分析,结果表明双层光栅齿结构有着更大的槽型侧壁角的宽容度,工艺容差好,有利于实际制作。(4)开展双层光栅齿结构偏振无关光栅的实验研究。在玻璃基底上镀多层膜,利用全息光刻方法制作光刻胶掩模,然后通过离子刻蚀将掩模槽型转移到SiO2和Ta2O5膜层中,清洗残余物,完成光栅的制备。对光栅槽型和衍射效率进行测试和理论分析。1053nm入射的TE波和TM波的-1级衍射效率分别为96.6%和98.0%,1064nm入射的TE波和TM波的-1级衍射效率分别为98.0%和99.0%,在35nm波段范围内的平均衍射效率大于96%,与理论分析相符。
许彬[3](2020)在《储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究》文中研究表明高能/高功率激光光元件在不同应用环境中会受到不同程度的污染,主要包括有机分子污染和颗粒污染,这些污染将会导致光学元件性能稳定性退化并缩短寿命的缩短。高能/高功率激光光学元件表面普遍会镀有低吸收强光膜,以保证元件的性能。作为高能/高功率激光系统中薄弱的环节,低吸收强光膜很大程度上限制了激光系统的性能稳定性和使用寿命。本文通过分析不同应用环境下低吸收强光膜表面形成污染的机理,根据实际使用条件搭建应用环境模拟装置进行模拟试验,分别研究了真空环境污染和实验室环境污染对低吸收强光膜性能稳定性的影响。首先分析了强激光系统中威胁镀膜光学元件的各类污染物,包括污染物的种类、来源、传播方式和镀膜元件吸附污染物的过程。并介绍了污染物对镀膜元件性能的影响,详细介绍和对比了连续激光系统和脉冲激光系统中元件表面污染引起的元件损伤机理,揭示了连续激光系统中污染引起镀膜光学元件损伤的本质原因。为研究真空环境对光学薄膜的影响,我们将离子辅助沉积法制备的1064 nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5 Pa的不锈钢真空室,模拟真空环境下材料释气导致的光学元件表面污染。实验观测样品的吸收率和反射率随放置时间的变化,结合真空室质谱仪监测结果,对比溶剂擦拭前后样品吸收率、反射率变化和样品表面形貌的差异,尝试说明真空环境污染引起的1064 nm强光反射膜性能退化机制。研究表明样品表面的污染层厚度随时间的增加和操作过程中的人为因素是导致样品光学性能持续下降的主要原因。使用酒精乙醚混合溶液擦拭受污染的样品可使其光学性能完全恢复,说明污染物没有影响到样品的膜层结构和光学常数。为研究洁净实验室环境对光学薄膜的影响,我们将镀膜样品放置于洁净实验室中,让环境污染物自由落在样品表面对其造成污染,以此模拟大气环境导致的样品污染。首先利用粒子计数器确定洁净实验室的洁净度值,然后使用基于光腔衰荡技术的反射率二维扫描系统对样品反射率进行定期测量,以此来监测实验过程中样品反射率的变化。依据样品1064 nm反射率二维分布图的演变,研究镀膜元件在一定洁净度大气环境下遭受污染和光学性能退化的规律。研究表明在洁净度为M3级的洁净实验室中,镀膜光学元件的光学性能可以得到长时间的保持(本实验中样品表面反射率分布可保持72小时无明显变化),但是如果实验室内出现长时间的人员活动情况则会加剧镀膜样品表面的污染,并最终影响镀膜元件的光学性能。
陈成[4](2020)在《278nm全固态激光系统光学薄膜的研制》文中认为激光作为20世纪最伟大的发明,已经成为国家综合实力的象征之一。由于紫外全固态激光器体积小、能量大、光束质量高以及工作稳定性好等优点,在国防、精密加工、医学和科学研究等领域得到了广泛应用。基于CBO晶体优良的特性,278nm全固态激光系统有望成为一种可实用化高功率新型短波紫外全固态激光源。本文根据278nm全固态激光系统技术要求,在JGS1基底上,选择金属铪和UV-Si O2作为薄膜材料,研制了一种倍频分离膜和高反膜用于二倍频激光和四倍频激光的分离。在分析了光谱性能随膜系周期变化规律的基础上,结合电场强度对薄膜激光损伤阈值和光学损耗的影响,完成了膜系的优化设计。借助多种测试手段及分析软件,通过对比实验优化了薄膜沉积工艺,减小了由于工艺因素引起的光学损耗。通过对薄膜制备工艺进行探究,制定了详细的基底清洗流程;设置了使膜料充分预熔的程序;选择了合适的膜厚监控方式;优化了离子源清洗和辅助沉积的工艺参数。通过对试验片光谱反演,分析出造成误差的主要因素,制定了降低膜厚控制误差的有效方案。当入射角为45°时,最终制备的倍频分离膜在278nm处的透过率为98.82%,556nm波长处反射率为99.80%,高反膜在278nm处反射率为99.60%,在40°~50°范围内光谱平均值满足技术要求。经过测试,倍频分离膜抗激光损伤阈值为12.53J/cm2,高反膜为14.41J/cm2,抗激光损伤能力良好,耐环境性能优异。
曹乾坤[5](2019)在《激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真》文中研究说明光学薄膜作为高能激光系统中最重要的组成部分,同时也是最容易发生损伤的部分,激光作用下光学薄膜产生损伤的两个主要原因是薄膜内发生了热破坏或热致应力破坏。激光作用下,薄膜与基底以及薄膜膜层之间会产生温度变化导致薄膜热熔融、气化等损伤破坏;温度差异还会导致薄膜热形变,由此产生的热应力引起薄膜断裂、脱落等损伤破坏。深入研究光学薄膜的激光诱导损伤过程,分析薄膜损伤的原因及机理,结合理论分析结果和模拟仿真规律来指导镀膜实验、优化镀膜工艺,制备具有高激光损伤阈值(laser-induced damage threshold,LIDT)的薄膜,延长光学薄膜元件的使用寿命,满足高能激光系统的需求,提高激光系统的性能,这些研究工作将具有十分重要的意义。本文从材料吸收激光能量的热吸收效应出发,结合激光作用下光学薄膜内的热致应力损伤机理,建立了激光作用下单层膜和多层膜的诱导破坏模型。求解热传导方程、热弹性力学方程和平衡微分方程,得到了较为准确的温度场和热致应力场解析式。为了验证模型的正确性,用Matlab软件对单层膜和双层膜的温度场及热致应力场进行分析计算和模拟仿真,对结果和规律进行总结,得到以下结论:1)激光诱导作用下多层膜内温度场分布和热致应力场分布与单层膜薄膜内温度场分布和热致应力场分布基本类似:均随半径增大和厚度增加而逐渐减小。2)多层膜内温度和热致应力在膜层交界面处有跃变,例如对于MgF2/ZnS双层膜,激光输出能量为50mJ时,交界面温度分别为650℃和1335℃;径向热应力值分别为-509MPa和-444MPa,环向热应力值也分别为-509MPa和-444MPa,轴向热应力值分别为-1114MPa和-972MPa。MgF2薄膜压缩强度约为300MPa,ZnS单层膜的断裂强度100MPa左右,此时双层膜可能发生热致应力损伤。3)对于不同的薄膜材料,其损伤过程及类型不同:类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜内最高温度为696℃,远小于其熔点;但径向热应力3132MPa和轴向热应力6917MPa超过断裂强度200-400MPa。可知,薄膜可能发生热致应力损伤。4)单层膜容易发生损伤的位置位于薄膜表面和激光光束中心附近,对于多层膜,除了上述两个位置,膜层分界面处的温度跃变和热致应力跃变也是造成薄膜损伤的主要原因之一。5)镀膜时应尽量选用吸收系数小、热扩散系数大,热膨胀系数小且多层膜材料热膨胀系数相差不大的薄膜材料,以及加镀保护膜层以减少薄膜表面及光束中心的能量吸收,从而提高薄膜的LIDT。以上结论对制备高LIDT光学薄膜提供了理论依据。为丰富模型的适用性,编写程序设计了激光诱导模型仿真计算程序界面,实现了激光参数、薄膜材料和仿真结果的输入和选择,可通过相关参数的修改来实现更丰富的模型计算仿真,获得更多、更准确的规律来指导镀膜实验和提升光学薄膜器件的性能。
李候俊[6](2019)在《1.2-3μm波段激光薄膜滤光片的研制》文中研究说明光学系统中,几乎所有的光学元件表面都要镀制各种各样的薄膜以实现特定的光学性能。对于激光系统中的红外窗口薄膜,除了要求其能够改善系统的透射性能,提高成像质量,还要求具有较高的抗激光损伤阈值。本文针对项目实际需求,基于薄膜光学的基本理论,结合电场强度特性,设计了用于窗口表面的长波通滤光膜和减反射膜的膜系结构,并采用离子束辅助热蒸发沉积技术进行薄膜制备,通过制备工艺优化和后续处理,获得了所需的薄膜样品。采用离子束辅助热蒸发沉积技术,在单抛Si基底上镀制高、低折射率材料ZnS和MgF2单层膜,确定了薄膜制备工艺参数和光学常数(n和k)。综合考虑光谱性能和电场强度分布,用TFCale膜系软件设计了1.064μm高反、1.2-3μm波段增透的长波通滤光片和1.2-3μm减反射膜,膜系结构分别为:长波通膜系为G|4H2L1.5H2L2H1.5L2H4L|A,减反射膜膜系为G|3.5H3.5L|A。在双抛Si基底两个面分别镀制长波通滤光膜和减反射膜,并对薄膜器件的光谱特性和激光损伤阈值进行测试,测得在1.2-3μm波段,峰值透过率达到98.48%,平均透过率为92.35%,1.064μm处透过率为5.09%,激光损伤阈值(LIDT)为4.3J/cm2。(激光波长1064nm,脉宽10ns)在双抛Si基底两个面均镀制了减反射膜,并对薄膜器件的光谱特性进行测试,测得在1.2-3μm波段,其峰值透过率达到99.57%,平均透过率达到96.21%。最后,对长波通滤光膜分别进行离子束和退火处理,发现适当的处理参数,有助于薄膜激光损伤阈值的提高,当离子能量E=600eV时,其LIDT值为5.8J/cm2,当退火温度t=250℃,其LIDT提高到6.3J/cm2。
张殷华[7](2019)在《低吸收红外薄膜制备及其环境稳定性可靠性研究》文中进行了进一步梳理随着红外光学系统的发展,红外探测、红外成像等红外光学系统,特别是高能激光系统,要求红外薄膜吸收低。低吸收红外薄膜有利于降低红外光学元件的吸收,从而降低其红外发射率,有利于提高系统的信噪比和稳定性。在红外激光器系统中,反射镜、分光镜等红外薄膜的吸收会导致光学元件的热畸变,导致光束质量的下降,严重时可能导致激光系统不能正常振荡输出激光。低吸收红外薄膜的薄膜材料通常为硫化物、氟化物等牢固性和稳定性较差的材料,且厚度厚,通常达到十几微米,这对低吸收红外薄膜的稳定性可靠性提出了挑战,因而开展低吸收红外薄膜的相关研究具有重要意义。本论文针对低吸收红外薄膜的理论与方法、薄膜参数的测试、镀膜工艺优化、薄膜的环境稳定性等进行了系统研究。论文所取得的主要研究成果包括:1.给出了低吸收薄膜的基本设计理论和方法,采用势透射率分析了光学薄膜的吸收,得出了吸收低的高反射膜和窄带滤光片的膜系结构。在此基础上分析了三种膜系结构的高反射膜的吸收,提出了一种精确测量光学薄膜消光系数的方法,并测量了几种薄膜材料的消光系数,可精确到10-6量级。2.采用椭圆偏振法和全光谱拟合法测量了莱宝高级离子源(APS)不同偏置电压沉积的氟化镱薄膜在可见短波的折射率,两种方法的测量结果差异不大。使用Sellmeier色散模型,通过拟合氟化镱/硫化锌双层膜的透射率获得了包裹在膜层内部的氟化镱薄膜在2.5μm-11μm波段的折射率,与椭圆偏振法测量的暴露在大气中的单层氟化镱薄膜的折射率的差异较大,主要是由于氟化镱薄膜吸附空气中的水汽导致的。3.实验研究了基板温度和APS偏置电压对氟化镱薄膜光学性能、应力、晶体结构、粗糙度和散射的影响,为低吸收红外薄膜的设计和制备奠定了基础。4.实验探索了低缺陷密度红外薄膜制备工艺,重点研究了沉积速率、基板温度和沉积方式对氟化镱、硫化锌和硒化锌薄膜缺陷的影响,得到了缺陷密度较少的制备工艺参数,并对多层膜的缺陷与吸收进行了分析。5.讨论了红外薄膜水吸收及减少水吸收的方法,实验研究了硫化锌保护层技术和氧化铪保护层技术对水汽保护性及对薄膜环境稳定性的改善作用。6.采用非钍氟化物研制出了低吸收中波反射膜,反射率可达99.99%以上,吸收低于30ppm。通过膜系的优化设计和对膜层厚度的校正及精确控制,用石英晶振控制方式研制出了六波长硫化锌窗口,实现了从0.5μm10μm波段范围内的六个波长的高透射。
田野[8](2018)在《单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究》文中进行了进一步梳理在红外高能激光系统中,单晶硅反射镜被广泛使用,反射镜需要在高功率密度激光的长时间辐照下实现高精度、高稳定性的光束传输,对元件精度与激光负载能力都有着极高的要求。随着高能激光技术不断进步,现有单晶硅元件性能已无法支撑系统输出功率与整体性能的进一步提升,成为技术短板。高能激光系统对元件性能提出了精度与激光负载能力两个指标体系,追求全频段空间误差的抑制与激光能量吸收率的降低,二者均取决于加工质量。但目前元件制造沿袭自传统光学加工,难以实现精度与激光负载能力的同时提升,需要开展制造方法与工艺研究,结合应用特点创新制造技术。本文以高能激光系统为需求背景,面向单晶硅反射镜高水平制造,深入研究各类能量吸收前驱体吸收特性,揭示吸收前驱体、加工质量与激光负载能力的关联关系。进而研究前驱体的抑制策略,引入先进光学制造技术,提升加工精度、抑制吸收前驱体,形成适用于抛物面、柱面的联合制造工艺,最终实现典型元件的高精度、低缺陷、低吸收水平制造。具体的研究内容包括以下几个方面:(1)高能激光元件制造要求解析研究。针对高能激光应用对元件精度与激光负载能力的双重指标要求,研究元件性能提升机理,解耦系统性能-元件性能-物理机理的关联关系,将驱动元件能量吸收的因素划分为表面非本征化学结构、表面/亚表面加工缺陷与中高频误差三类吸收前驱体。控制关键工艺指标以抑制各类吸收前驱体。研究了微观、纳观的元件表面特征、工艺指标和宏观的元件性能三者之间的关联关系。指明元件性能提升的机理与关键加工指标,提出基于前驱体特征测量的元件吸收性能评价方法,为低吸收制造奠定理论基础。(2)吸收前驱体的抑制方法研究。单晶硅为典型硬脆材料,极易在表面产生加工缺陷,本文采用浸没式抛光方法,创新利用界面能级最低原则,用纳米磨料将粗大颗粒隔离在抛光区域以外,从而抑制表面加工缺陷的产生。对单晶硅亚表面抛光后的纳米微结构缺陷进行研究,研究其红外吸收特性并揭示本质组成。研究单晶硅典型表面化学结构对应的表面能与红外吸收特性,从抑制亚表面前驱体、提升后续镀膜质量与降低吸收三个角度出发,采用离子刻蚀为后处理工艺。(3)中高频误差与激光负载能力的耦合研究。基于现有工艺路线,研究不同工艺中高频误差的生成机理与频段特征;对现有中高频误差的能量吸收理论进行优化研究,确定影响吸收的相关空间频段,创新利用中高频误差对能量吸收水平进行半定量预测。传统光顺工艺无法抑制柱面中高频误差,本文创新采用同形抛光盘平动光顺工艺,在非回转对称面上实现了中频误差抑制,基于抛光环境下的纳米刻划实验,分析单颗磨料材料去除行为,优化抛光参数与压力控制,从加工精度与能量吸收的两个维度上提升元件加工质量。(4)高质量元件加工组合工艺加工研究。运用浸没式光顺和离子束修形、后处理的联合工艺,优化缺陷抑制策略,开展单晶硅基底制造。与传统工艺相比较,验证了联合工艺在提升精度与降低吸收两方面的优势,和在抛物面、柱面元件上良好的适应性。在小口径平面元件上实现了全频段亚纳米精度制造,在大口径平面、抛物面和柱面元件上实现全频段误差收敛与吸收前驱体抑制,加工出高精度、低吸收的高能激光单晶硅元件基底。
娄兆凯[9](2017)在《高能激光系统强光光学元件热损伤机理研究》文中研究表明随着高能激光技术的不断发展,高能激光系统正从实验室逐步走向战场。面对严苛的战场应用环境,提高高能激光系统中强光元件的抗损伤性能,成为迫切需要解决的问题。高能激光系统中的强光元件须承受数kW/cm2的连续强光长时间辐照,若局部吸收过多的激光能量,极易出现热损伤,严重损害系统的可靠性,制约着高能激光系统走向实用。目前来说,国内外对强光元件损伤机理的研究主要集中在超短脉冲引起的光电场效应研究,对于长脉冲和连续激光的热效应研究相对较薄弱。因此本课题旨在研究高能连续激光系统中强光光学元件的热损伤机理,主要内容如下:研究了强光光学元件热损伤的一般过程,建立了通用物理模型。首先利用强光元件微弱吸收分布测量仪测量了强光元件表面的吸收分布,相较于基底疵病和膜层缺陷引起的吸收峰,污染物导致的吸收峰尺度和量值都要大两个量级。这表明污染物是造成强光元件热损伤的首要因素。进而在实验上研究了强光元件的热损伤行为,将强光元件的热损伤分为局部位置能量累积、膜层消融、热应力累积与炸裂以及元件熔融四个过程。基于热传导理论和热应力理论,建立了强光元件热损伤的通用物理模型。热损伤开始由粘附在强光元件上的污染物引起,污染物使表面形成局部较强的吸收峰,吸收峰吸收大量激光能量并以热传导的形式传递给膜层,使膜层局部温度迅速升高,开始出现小面积消融。消融后的区域显露出基底,基底热应力快速累积的同时,不断地向周围传导热量,致使周围的膜层继续消融。当基底热应力达到断裂强度,元件开始出现断裂,形成灾难性损伤。依据上述物理模型,研究了膜层消融过程、热应力累积与炸裂过程,理论计算结果与实验结果吻合较好。对腔内强光元件的热损伤特性进行了研究。腔内强光元件局部损坏会影响激光振荡、改变腔内光强分布。利用巴比涅原理和衍射光学理论、角谱理论和快速傅里叶变换方法,对微尺度下反射率凹陷和大尺度下反射率凹陷的影响分别进行了理论研究。研究发现,强光元件微尺度的反射率凹陷对激光光场的影响很小,随着损伤区域的扩展,会对激光光强分布产生影响,使照射到损坏区域的激光功率密度不断减小。根据腔内强光元件损伤面积与激光光强分布的耦合关系,利用物理模型研究了腔内强光元件的热损伤过程,腔内强光元件的损伤面积不会一直扩展,而会收敛到某一固定值。对强光元件使用中的若干问题进行了探索。通过实验证实了使用“First Contact”清洁的效果优于人工清洁效果,探索了标准化的清洁方法;根据洁净强光元件吸收率的退化规律,评估了洁净强光元件的使用寿命;讨论了强光元件热损伤的尺度律问题,在高能连续激光辐照下,辐照激光功率线密度(单位W/cm)相同,强光元件的损伤行为相同,不同尺度系统所需要的急停时间与尺度比的平方成正比。论文建立了高能激光系统中强光元件热损伤的物理模型,阐明了强光元件热损伤的机理,对于提高强光元件的抗损伤能力,保障高能激光系统稳定运行具有重要意义。
韩凯,闫宝珠,许晓军,刘泽金[10](2016)在《中红外高功率激光系统强光元件热损伤特性》文中研究指明依托闭腔式氟化氘中红外高能激光器,测量了元件表面污染物在连续波高能激光(3.16 k W/cm2)辐照下的温度,测量发现污染物在1s内达到了热平衡,温度维持在1 720 K;建立了描述强光辐照下污染物热平衡过程的物理模型,分析了污染物导致强光元件热损伤的物理机制;研究发现污染物的尺度对强光元件的热损伤具有重要影响.对于中红外高反射强光光学元件,若污染物的尺度小于20μm一般不会造成强光元件的损伤,若污染物的尺度大于200μm一般会导致强光元件的损伤.研究结果对于提高强光元件的抗损伤性能,保障中红外高能激光系统稳定运行具有重要意义.
二、氟化氘高能激光系统中的光学薄膜(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、氟化氘高能激光系统中的光学薄膜(论文提纲范文)
(1)真空环境下低损耗高反射光学元件性能退化特性(论文提纲范文)
引 言 |
1 实 验 |
2 结果及分析 |
3 结 论 |
(2)多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 高效率偏振无关光栅的研究进展 |
1.3 本文主要工作内容 |
第二章 光栅优化设计的基本理论 |
2.1 光栅设计优化的理论概述 |
2.2 光栅严格耦合波理论概述和分析 |
2.3 基于RCWA方法的光栅衍射效率程序编写 |
2.4 本章小结 |
第三章 单层光栅齿偏振无关光栅的设计与分析 |
3.1 单层光栅齿多层介质膜光栅的优化设计方案 |
3.2 1480line/mm偏振无关光栅的设计 |
3.2.1 材料选择 |
3.2.2 高反射率多层介质膜的设计 |
3.2.3 上层浮雕结构的设计 |
3.3 不同结构参数对单层MLDG的衍射效率影响及其分析 |
3.3.1 光栅槽深和占空比的影响 |
3.3.2 材料折射率的影响 |
3.3.3 高反膜高、低折射率材料膜厚的影响 |
3.3.4 光栅槽型的影响 |
3.4 单层光栅齿偏振无关光栅的设计总结 |
第四章 双层光栅齿偏振无关光栅的设计与分析 |
4.1 Ta_2O5/SiO_2多层介质膜双层光栅齿光栅的设计 |
4.1.1 上层浮雕结构的设计 |
4.2 不同光栅结构参量对双层MLDG衍射效率的影响及其分析 |
4.2.1 Ta_2O_5槽深和占空比的影响 |
4.2.2 材料折射率的影响 |
4.2.3 高反膜高、低折射率材料膜厚的影响 |
4.2.4 光栅槽型的影响 |
4.3 多层介质膜光栅的设计总结 |
第五章 多层膜偏振无关光栅制备实验 |
5.1 多层膜的制备 |
5.2 光栅掩模的制备 |
5.3 光栅的离子刻蚀 |
5.4 光栅测试和分析 |
5.5 本章总结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本论文工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(3)储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 激光薄膜概述 |
1.3.1 电子束蒸发沉积法 |
1.3.2 离子束辅助沉积法 |
1.3.3 离子束溅射法 |
1.4 本论文的研究意义和主要研究内容 |
第二章 应用环境对镀膜元件的污染效应 |
2.1 污染物的分类 |
2.2 污染物的起源 |
2.2.1 激光系统的运行环境 |
2.2.2 人员的活动 |
2.2.3 零件的生产加工和运输过程 |
2.3 元件受污染的过程 |
2.3.1 污染物的传播 |
2.3.2 污染物的吸附 |
2.4 污染物对元件性能的影响 |
2.4.1 污染物引起的损伤分析 |
2.4.2 污染物引起的散射分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 镀膜元件光学参数检测手段 |
3.1 现有的高精度薄膜反射率检测方法 |
3.1.1 谐振腔精细度反射率测量法 |
3.1.2 谐振腔损耗比较反射率测量法 |
3.1.3 光腔衰荡反射率测量法 |
3.2 吸收测量方法的比较 |
3.2.1 激光量热法 |
3.2.2 热透镜技术 |
3.2.3 光热偏转技术 |
3.3 本章小结 |
第四章 真空环境污染对光学薄膜性能的影响 |
4.1 实验样品的制备 |
4.2 实验仪器和实验方法 |
4.3 薄膜样品光学性能及其表面污染分析 |
4.4 样品表面污染分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 实验室环境污染对光学薄膜性能的影响 |
5.1 实验薄膜样品准备 |
5.2 实验方法和仪器 |
5.3 镀膜元件表面光学性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 课题展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)278nm全固态激光系统光学薄膜的研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 紫外光学薄膜的发展现状 |
1.3 课题主要研究内容 |
第2章 光学薄膜理论 |
2.1 光学薄膜基础理论 |
2.2 斜入射理论 |
2.3 薄膜光学损耗理论 |
2.4 多层膜电场强度分布理论 |
第3章 膜系设计 |
3.1 技术指标 |
3.2 薄膜材料特性研究 |
3.2.1 基底材料的选择 |
3.2.2 薄膜材料的选择 |
3.3 薄膜沉积工艺探究 |
3.3.1 基底温度和本底真空度的选择 |
3.3.2 金属铪工艺的探究 |
3.3.3 UV-SiO2工艺的探究 |
3.4 薄膜材料光学常数的拟合计算 |
3.5 膜系优化设计 |
3.5.1 倍频分离膜设计 |
3.5.2 高反膜设计 |
第4章 薄膜制备 |
4.1 镀膜设备简介 |
4.2 薄膜制备工艺探究 |
4.2.1 基底清洗工艺的探究 |
4.2.2 膜料预熔工艺的探究 |
4.2.3 膜厚监控方式的选择 |
4.2.4 离子辅助沉积参数的确定 |
第5章 薄膜的检测 |
5.1 光谱测试及分析 |
5.2 激光损伤测试 |
5.2.1 激光损伤阈值测试 |
5.2.2 激光损伤形貌观测 |
5.3 环境测试 |
第6章 总结 |
6.1 主要工作总结 |
6.2 创新点说明 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(5)激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 课题目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 光学薄膜应力研究 |
1.3.2 光学薄膜热致应力损伤机理研究 |
1.3.3 热应力和本征应力研究 |
1.4 本文研究工作 |
1.4.1 本文主要内容 |
1.4.2 本文章节安排 |
2 激光对光学薄膜的作用 |
2.1 激光与薄膜相互作用理论 |
2.1.1 光学薄膜的本征吸收 |
2.1.2 光学薄膜的缺陷吸收 |
2.1.3 光学薄膜的雪崩吸收 |
2.1.4 光学薄膜的多光子吸收 |
2.2 光学薄膜的激光诱导损伤机理 |
2.2.1 光学薄膜的热致损伤 |
2.2.2 光学薄膜的场致损伤 |
2.3 光学薄膜损伤的影响因素 |
2.3.1 激光束型参数 |
2.3.2 薄膜结构参数 |
2.4 本章小结 |
3 光学薄膜激光诱导模型建立与求解 |
3.1 热传导方程的建立 |
3.1.1 热传导理论 |
3.1.2 定解条件 |
3.2 热弹性方程的建立 |
3.2.1 线性弹性力学问题 |
3.2.2 热弹性力学问题 |
3.3 温度场模型建立与求解 |
3.3.1 温度场模型建立 |
3.3.2 温度场求解 |
3.4 热致应力场模型建立与求解 |
3.4.1 热致应力场模型建立 |
3.4.2 热致应力场求解 |
3.5 本章小结 |
4 光学薄膜激光诱导模型仿真与分析 |
4.1 激光作用形式 |
4.2 温度场仿真 |
4.2.1 不同激光参数下DLC薄膜温度分布 |
4.2.2 不同薄膜材料的温度分布 |
4.2.3 多层膜温度分布 |
4.3 热致应力场仿真 |
4.3.1 单层膜的应力分布 |
4.3.2 多层膜的应力分布 |
4.4 本章小结 |
5 程序设计 |
5.1 程序流程图 |
5.2 功能实现 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(6)1.2-3μm波段激光薄膜滤光片的研制(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外现状 |
1.2.1 膜料选取及膜系设计 |
1.2.2 薄膜膜料对激光损伤阈值的影响 |
1.2.3 制备工艺对激光损伤阈值的影响 |
1.2.4 后续工艺对激光损伤阈值的影响 |
1.3 主要工作 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究流程 |
1.4 小结 |
2 光学薄膜特性表征 |
2.1 概述 |
2.2 薄膜光学常数表征 |
2.3 薄膜透过率表征 |
2.4 激光损伤阈值的测量 |
2.4.1 激光损伤阈值测量系统 |
2.4.2 激光损伤阈值的检测方法 |
2.5 小结 |
3 单层膜的制备及光学性能研究 |
3.1 膜料选取 |
3.2 薄膜制备沉积技术 |
3.2.1 离子束辅助沉积技术 |
3.2.2 镀膜设备 |
3.3 薄膜制备流程及工艺 |
3.3.1 制备流程 |
3.3.2 制备工艺 |
3.4 高折射率材料的光学性能测试 |
3.4.1 光学常数 |
3.4.2 透过率光谱 |
3.5 低折射率材料的光学性能测试 |
3.5.1 光学常数 |
3.5.2 透过率光谱 |
3.6 小结 |
4 滤光片的设计与制备 |
4.1 设计技术指标 |
4.2 膜系设计 |
4.2.1 长波通滤光片的初始设计及优化 |
4.2.2 多层膜的电场强度优化设计 |
4.2.3 减反射薄膜的初始设计及优化 |
4.3 长波通滤光片的制备及性能 |
4.3.1 ZnS/MgF_2多层膜光学性能 |
4.3.2 激光损伤特性测试与分析 |
4.3.3 其他膜料组合的性能 |
4.4 减反射膜的制备及性能 |
4.4.1 ZnS/MgF_2多层膜的光学性能 |
4.4.2 其他膜料组合的光学性能及综合分析 |
4.5 小结 |
5 后续处理对薄膜激光损伤阈值的影响 |
5.1 提高光学薄膜损伤阈值的途径 |
5.2 离子后处理 |
5.3 退火处理 |
5.4 小结 |
6 总结 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(7)低吸收红外薄膜制备及其环境稳定性可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 低吸收红外薄膜的应用及研究背景 |
1.2 红外薄膜制备技术 |
1.2.1 基板材料选取和清洗工艺 |
1.2.2 薄膜材料的选取 |
1.2.3 薄膜制备方法 |
1.2.4 工艺参数的确定 |
1.3 薄膜吸收检测技术 |
1.3.1 分光光度计法 |
1.3.2 激光量热法 |
1.3.3 光热法 |
1.4 红外薄膜的水吸收 |
1.4.1 红外薄膜水吸收分析方法 |
1.4.2 减少红外薄膜水吸收的方法 |
1.5 低吸收红外薄膜国内外发展现状 |
1.5.1 低吸收红外激光薄膜 |
1.5.2 红外增透膜及其环境稳定性 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 低吸收薄膜的设计理论 |
2.1 光学薄膜的光学特性计算方法 |
2.2 用势透射率分析光学薄膜的吸收 |
2.3 高反射膜的吸收 |
2.4 增透膜的吸收 |
2.5 窄带滤光片的吸收 |
2.6 薄膜消光系数的精确测量 |
2.6.1 三种膜系结构的高反射膜的吸收 |
2.6.2 基于高反射膜吸收确定薄膜的消光系数 |
2.6.3 消光系数测量结果 |
2.7 本章小结 |
第3章 氟化镱薄膜的折射率测量与工艺参数对其性能的影响 |
3.1 薄膜光学常数的主要测量方法 |
3.1.1 椭圆偏振法 |
3.1.2 全光谱拟合法 |
3.1.3 两种测量方法的比较 |
3.2 包裹在薄膜内层氟化镱薄膜的红外折射率 |
3.2.1 基底的折射率 |
3.2.2 硫化锌薄膜的折射率 |
3.2.3 包裹在膜层内的氟化镱薄膜的折射率 |
3.3 基板温度对氟化镱薄膜性能的影响 |
3.3.1 基板温度对氟化镱薄膜光学性能的影响 |
3.3.2 基板温度对氟化镱薄膜应力的影响 |
3.3.3 基板温度对氟化镱薄膜晶体结构的影响 |
3.3.4 基板温度对氟化镱薄膜粗糙度的影响 |
3.3.5 基板温度对氟化镱薄膜散射的影响 |
3.4 APS离子源偏置电压对氟化镱薄膜性能的影响 |
3.4.1 偏置电压对氟化镱薄膜光学性能的影响 |
3.4.2 偏置电压对氟化镱薄膜应力的影响 |
3.4.3 偏置电压对氟化镱薄膜晶体结构的影响 |
3.4.4 偏置电压对氟化镱薄膜粗糙度的影响 |
3.4.5 偏置电压对氟化镱薄膜散射的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 低缺陷密度红外薄膜制备工艺 |
4.1 薄膜缺陷的观测与表征 |
4.2 制备工艺对薄膜缺陷的影响 |
4.2.1 沉积速率对薄膜缺陷的影响 |
4.2.2 基板温度对薄膜缺陷的影响 |
4.2.3 沉积方式对薄膜缺陷的影响 |
4.3 多层薄膜的缺陷 |
4.3.1 不同工艺沉积多层膜的缺陷比较 |
4.3.2 不同工艺沉积多层膜的吸收比较 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于保护层技术改善红外薄膜环境稳定性 |
5.1 氟化镱薄膜的水吸收分析 |
5.2 硫化锌保护层技术 |
5.2.1 不同厚度硫化锌保护层对水汽的保护作用 |
5.2.2 硫化锌保护层的环境稳定性 |
5.3 氧化铪保护层技术 |
5.3.1 不同厚度氧化铪保护层对水汽的保护作用 |
5.3.2 氧化铪保护层的环境稳定性 |
5.4 本章小结 |
第6章 低吸收红外薄膜的研制 |
6.1 低吸收中波红外反射镜的研制 |
6.1.1 膜系优化设计与分析 |
6.1.2 膜系制备与测试结果 |
6.2 六波长硫化锌窗口膜系的研制 |
6.2.1 膜系优化设计与分析 |
6.2.2 膜层厚度校正 |
6.2.3 膜系制备与测试结果 |
6.3 本章小结 |
第7章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 高能激光系统对元件的要求 |
1.2.2 元件激光负载能力与加工精度研究综述 |
1.2.3 单晶硅反射镜加工现状综述 |
1.3 研究思路与主要研究内容 |
1.3.1 研究思路 |
1.3.2 主要研究内容 |
第二章 能量吸收前驱体研究与元件性能测试方法 |
2.2 额外能量吸收前驱体分类与吸收机理 |
2.2.1 表面非本征化学结构 |
2.2.2 表面/亚表面加工缺陷 |
2.2.3 中高频误差 |
2.2.4 元件性能分析和吸收预测 |
2.3 元件激光负载能力测试方法 |
2.3.1 激光量热测试 |
2.3.2 等功率密度测试 |
2.3.3 光热弱吸收测试 |
2.4 元件加工缺陷与精度测试方法 |
2.4.1 加工缺陷检测 |
2.4.2 全频段误差精度检测 |
2.5 本章小结 |
第三章 表面/亚表面缺陷与非本征化学结构的吸收特性与抑制方法研究 |
3.1 表面/亚表面加工缺陷 |
3.1.1 亚表面缺陷的分布与抑制 |
3.1.2 表面缺陷的产生与分布 |
3.1.3 划痕与中高频误差驱动的能量吸收解耦研究 |
3.1.4 基于浸没式抛光的表面缺陷抑制 |
3.2 亚表面纳米点状微结构 |
3.2.1 亚表面的打开与观测 |
3.2.2 纳米点状微结构的光热弱吸收特性 |
3.2.3 离子刻蚀对缺陷的抑制作用 |
3.3 表面非本征化学结构与后处理工艺 |
3.3.2 表面能对膜层生长质量的影响 |
3.3.3 表面状态驱动的红外能量吸收 |
3.4 本章小结 |
第四章 中高频误差的吸收特性与抑制方法研究 |
4.1 单晶硅加工中高频误差的产生 |
4.1.1 中频误差的产生 |
4.1.2 高频误差的产生 |
4.2 中高频误差驱动的能量吸收理论优化 |
4.2.1 引入功率谱密度理论后的能量吸收理论 |
4.2.2 能量吸收相关频段分析 |
4.2.3 膜层-基底中频误差复映 |
4.2.4 膜层-基底体系中的能量分布 |
4.3 基于中高频误差评价的激光性能预测 |
4.3.1 中高频吸收实验 |
4.3.2 光热弱吸收测试结果分析 |
4.3.3 能量吸收预测 |
4.4 光顺与柱面中高频抑制 |
4.4.1 光顺原理与广义压强 |
4.4.2 柱面光顺 |
4.4.3 柱面镜的中高频抑制 |
4.5 本章小结 |
第五章 联合工艺研究与加工实例 |
5.1 联合工艺研究 |
5.1.1 技术路线 |
5.1.2 联合工艺策略 |
5.2 联合工艺元件激光性能提升对比测试 |
5.2.1 样件制备与检测 |
5.2.2 激光测试与分析 |
5.3 基于浸没式光顺的低吸收联合工艺加工实例 |
5.3.1 Φ100mm平面反射镜全频段亚纳米精度制造 |
5.3.2 Φ280mm平面反射镜制造 |
5.3.3 Φ195mm凸抛物面反射镜制造 |
5.3.4 200mm柱面反射镜组制造 |
5.4 本章小节 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
附录 A 中高频误差诱导吸收的公式推导 |
A.1 单晶硅在电磁场中的极化 |
A.2 中高频误差引起的表面能量吸收 |
附录 B 通过接触角计算表面能的方法 |
(9)高能激光系统强光光学元件热损伤机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 强光元件热损伤研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
第二章 强光元件热损伤的实验研究 |
2.1 强光元件热损伤的首要因素 |
2.1.1 光热测量法 |
2.1.2 测量结果分析 |
2.2 强光元件热损伤的一般过程 |
2.2.1热损伤实验 |
2.2.2 热损伤过程分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 强光元件热损伤的通用模型 |
3.1 局部位置能量累积与膜层消融过程研究 |
3.1.1 建立物理模型 |
3.1.2 确定特征温度 |
3.1.3 仿真结果分析 |
3.2 热应力累积与炸裂过程研究 |
3.2.1 建立物理模型 |
3.2.2 仿真结果分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 激光腔内强光元件的热损伤 |
4.1 腔内强光元件热损伤的特殊性 |
4.2 反射率凹陷对腔内光强分布的影响 |
4.2.1 微尺度反射率凹陷对腔内光强分布的影响 |
4.2.2 大尺度反射率凹陷对腔内光强分布的影响 |
4.3 损伤区域面积对腔内强光元件热损伤的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 强光元件使用中的若干问题 |
5.1 强光元件的标准化清洁方法 |
5.2 洁净强光元件的使用寿命 |
5.3 连续激光辐照下强光元件热损伤的尺度律 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文主要工作及相关成果 |
6.2 主要创新点 |
6.3 下一步工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(10)中红外高功率激光系统强光元件热损伤特性(论文提纲范文)
引言 |
1 污染物在强光辐照下的温度测量 |
2 污染物造成强光元件热损伤的物理模型 |
3 污染物尺度对强光元件热损伤的影响 |
4 结论 |
四、氟化氘高能激光系统中的光学薄膜(论文参考文献)
- [1]真空环境下低损耗高反射光学元件性能退化特性[J]. 许彬,李斌成,高椿明,王强,郭小红,孙启明. 激光技术, 2020(06)
- [2]多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制[D]. 陈旭. 苏州大学, 2020(02)
- [3]储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究[D]. 许彬. 电子科技大学, 2020(01)
- [4]278nm全固态激光系统光学薄膜的研制[D]. 陈成. 长春理工大学, 2020(01)
- [5]激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真[D]. 曹乾坤. 西安工业大学, 2019(03)
- [6]1.2-3μm波段激光薄膜滤光片的研制[D]. 李候俊. 西安工业大学, 2019(03)
- [7]低吸收红外薄膜制备及其环境稳定性可靠性研究[D]. 张殷华. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2019(08)
- [8]单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究[D]. 田野. 国防科技大学, 2018(01)
- [9]高能激光系统强光光学元件热损伤机理研究[D]. 娄兆凯. 国防科技大学, 2017(02)
- [10]中红外高功率激光系统强光元件热损伤特性[J]. 韩凯,闫宝珠,许晓军,刘泽金. 红外与毫米波学报, 2016(06)