上海光機(jī)所在薄膜損傷機(jī)制研究中取得新進(jìn)展
高功率激光系統(tǒng)的輸出水平與薄膜元件的抗激光損傷能力密切相關(guān)。薄膜元件的抗激光(納秒脈沖激光)損傷能力主要受限于薄膜中各種類型的缺陷,缺陷包括來源于基底、膜層以及鍍膜后各個(gè)環(huán)節(jié)的缺陷。隨著鍍膜工藝的進(jìn)步,起源于膜層中的缺陷在很大程度上得到了有效抑制。起源于基底的缺陷在薄膜元件激光誘導(dǎo)損傷過程中所起的作用日益突出,已成為制約Nd:YAG激光基頻波長薄膜元件損傷閾值提升的關(guān)鍵因素。然而,該類缺陷對激光薄膜影響程度的科研報(bào)道較少,且大部分處于定性研究,基底缺陷影響薄膜元件損傷閾值的機(jī)制尚未明朗。基底缺陷包括吸收性雜質(zhì)缺陷、表面劃痕和坑點(diǎn)等結(jié)構(gòu)性缺陷,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國際光學(xué)期刊Opt. Lett.上發(fā)表原創(chuàng)性論文[Opt. Lett. 40, 3731-3734 (2015)]、[Opt. Lett. 40, 1330-1333 (2015)],提出利用飛秒激光加工坑點(diǎn),揭示起源于基底表面的結(jié)構(gòu)性缺陷誘導(dǎo)薄膜元件激光損傷的機(jī)制。 上海光機(jī)所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室借助飛秒激光微加工平臺在石英基底上制作了特定大小的坑點(diǎn)缺陷(長度:~7um,寬度:~3um,深度:~1um)。對沉積在有飛秒激光加工坑點(diǎn)和常規(guī)基底上的減反射膜和高反射膜的激光誘導(dǎo)損傷行為進(jìn)行了研究與對比分析。 研究結(jié)果表明,對于減反射膜而言,吸收性雜質(zhì)缺陷在激光誘導(dǎo)損傷機(jī)制中扮演著極為重要的角色。基底表面/亞表面的吸收性雜質(zhì)缺陷在薄膜制備過程中向基底表面遷移并聚集成更大尺寸的雜質(zhì)顆粒,進(jìn)而與膜層發(fā)生耦合,誘導(dǎo)減反射膜元件在能流密度遠(yuǎn)低于膜層本征激光損傷閾值的激光輻照下發(fā)生損傷。通過相應(yīng)的技術(shù)手段(降低鍍膜溫度、鍍膜前基底酸洗等)可以有效抑制基底缺陷與膜層的耦合,從而提升減反射膜的抗激光損傷能力。 |