学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光学介质薄膜的激光损伤特性研究

作　者: 李荣
导　师: 徐均琪
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 介质薄膜 激光损伤 损伤机理 损伤阈值 损伤形貌 离子束辅助沉积
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 296次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


光学薄膜元件是激光系统中极其重要的组成部分,对于大功率高能量激光系统来说,激光薄膜的性能一直是限制其向更高能量或更高功率发展的瓶颈之一。同时,薄膜元件也是红外窗口及导弹导引头等的重要组成部分,激光武器对薄膜元件的破坏可能造成光学系统的功能失效。因此,研究薄膜抗激光损伤特性,不断提高其损伤阈值,对改进激光系统,扩展其在科研及生产中的应用,具有重要的实际价值,同时也成为发展激光防卫武器的基础。本文从材料优化的角度入手,采用搭建的激光损伤阈值测试平台,对多种光学介质薄膜材料的激光损伤特性进行了研究。对光学薄膜损伤机理的研究表明：薄膜材料、厚度、激光波长和脉冲宽度均会影响薄膜的损伤阈值。基于文献分析和对比,结合材料自身的物理特性发现：材料的禁带宽度与激光损伤阈值密切相关,一般禁带宽度越大,损伤阈值越高；对于大多数材料,熔点、机械强度与损伤阈值具有正相关性。本文采用离子束辅助热蒸发技术,在K9玻璃上制备了单层HfO2、ZrO2和SiO2薄膜。基于1-on-1损伤测试方法、散射光强和相衬显微法损伤评判标准,利用1.064μm调QNd:YAG脉冲激光器,脉宽为10ns,对薄膜的激光损伤阈值和损伤形貌进行了测试,结果表明：沉积这三种薄膜时束流大小是影响损伤阈值的主要因素,HfO2的损伤阈值随着束流的增大先增大后减小；制备的HfO2损伤阈值最大为4.25J/cm2,退火后的损伤阈值明显提高；损伤形貌分析显示出,在同一激光能量下,HfO2比ZrO2的抗激光损伤能力强。论文还研究了MgF2、BaF2和YF3的激光损伤特性,结果表明：在同一激光能量下,三种氟化物中YF3抗激光损伤能力最强,BaF2薄膜次之,MgF2薄膜的抗激光损伤能力最弱。通过损伤阈值与薄膜镀制工艺关系的研究,得到了HfO2、SiO2、MgF2、BaF2和YF3的最优工艺参数。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究状况  9-12
  1.3 本文的研究内容  12-13
2 实验及测试方法  13-28
  2.1 离子束辅助沉积技术及镀膜设备  13-19
    2.1.1 离子束辅助沉积技术原理  13-15
    2.1.2 实验设备  15-19
  2.2 薄膜制备流程及技术路线  19-21
    2.2.1 薄膜制备流程  19-20
    2.2.2 技术路线  20-21
  2.3 薄膜激光损伤特性测试  21-25
    2.3.1 激光损伤判定方法  22
    2.3.2 损伤阈值测试方法  22-23
    2.3.3 损伤阈值确定方法  23
    2.3.4 激光损伤特性测试平台  23-25
  2.4 其它测试分析方法  25-27
    2.4.1 光谱分析法  25
    2.4.2 椭偏分析法  25-27
  2.5 本章小结  27-28
3 激光损伤机理和薄膜材料优选  28-39
  3.1 损伤机理  28-30
  3.2 影响激光薄膜损伤阈值的因素  30-31
  3.3 激光薄膜镀膜材料优选  31-37
    3.3.1 薄膜材料选择的依据  31-32
    3.3.2 对目前常用材料的分析  32-36
    3.3.2 所选材料基本性质  36-37
  3.4 本章小结  37-39
4 氧化物薄膜的激光损伤特性研究  39-54
  4.1 HfO_2薄膜的激光损伤特性  39-48
    4.1.1 制备工艺条件  39
    4.1.2 损伤测试实验  39-40
    4.1.3 损伤测试结果  40-47
    4.1.4 光学特性测试  47-48
    4.1.5 退火对损伤阈值的影响  48
  4.2 SiO_2薄膜的激光损伤特性  48-51
    4.2.1 制备工艺条件  48
    4.2.2 损伤测试结果  48-51
  4.3 ZrO_2薄膜的激光损伤特性  51-53
    4.3.1 制备工艺条件  51
    4.3.2 损伤测试结果  51-53
  4.4 本章小结  53-54
5 氟化物薄膜的激光损伤特性研究  54-62
  5.1 MgF_2薄膜的激光损伤特性  54-56
    5.1.1 损伤阈值  54-56
    5.1.2 损伤形貌  56
  5.2 BaF_2薄膜的激光损伤特性  56-58
    5.2.1 损伤阈值  56-58
    5.2.2 损伤形貌  58
  5.3 YF_3薄膜的激光损伤特性  58-60
    5.3.1 损伤形貌  58-60
    5.3.2 损伤形貌  60
  5.4 三种氟化物损伤形貌对比  60-61
  5.5 本章小结  61-62
6 结论  62-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-70
致谢  70-72

相似论文

  1. Fe～（3+）离子对KDP晶体性能影响的研究,O734
  2. 用FDTD分析KDP晶体微纳表层对内部光强分布的影响,TG665
  3. 考虑损伤累积效应的钢结构地震损伤机理研究,TU311.3
  4. 激光对硅太阳能电池和硅CCD的损伤效应研究,TM914.4
  5. 离子束技术制备聚酰亚胺基体铜膜与钛/铜膜的性能研究,TG174.4
  6. 905nm带通滤光片制备工艺的研究,O484.41
  7. 激光辐照光电探测器的损伤阈值,TN249
  8. 基于碱—铝硅酸盐胶凝材料的新型轻骨料混凝土细观损伤研究,TU528.2
  9. 质子辐照和原子氧环境下薄膜二次表面镜的损伤效应,TB383.2
  10. ZnO/SiO_x核壳粒子的制备及质子辐照损伤机理研究,V250.3
  11. 熔石英亚表面缺陷诱导激光损伤的FDTD研究,O441.4
  12. 不同环境下混凝土冻融试验标准化研究,TU528
  13. 900nm～1100nm抗激光损伤高反射膜的研究,O484.41
  14. 磁控溅射镀制Al_2O_3薄膜及其应用,O484.1
  15. 激光薄膜损伤阈值测试控制系统研究,O484.41
  16. ZrO_2化学膜与物理膜损伤机理的对比研究,O484.41
  17. 织物复合材料低速冲击特性与损伤机理研究,TB332
  18. 考虑晃荡影响的船舶结构碰撞性能研究,U661.4
  19. 高能激光与光学介质薄膜作用机理的研究,O484.41
  20. 激光毁伤多参数测试技术研究,TN249

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的性质 > 光学性质
© 2012 www.xueweilunwen.com