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2021-04-26 10:44 |
上海光機(jī)所在基頻激光輻照下雙離子濺射薄膜的激光損傷研究中取得進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在基頻激光輻照下雙離子濺射薄膜的激光損傷研究中取得進(jìn)展,結(jié)合損傷破壞機(jī)制和過(guò)程分析,對(duì)濺射致密薄膜出現(xiàn)的高低能量下不同的破壞做了較好的解釋。 v!<gY
m& o]yl;I 雙離子束濺射薄膜具有優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性,適合用于空間激光系統(tǒng)。薄膜的激光損傷是激光系統(tǒng)中的瓶頸,濺射空間薄膜的激光損傷關(guān)系到整個(gè)航天器任務(wù)的發(fā)射和運(yùn)行的穩(wěn)定性。濺射薄膜激光損傷的物理過(guò)程研究對(duì)尋找薄膜性能提升方法至關(guān)重要,目前的激光損傷模型無(wú)法針對(duì)濺射薄膜大尺寸膜層剝離現(xiàn)象做出較好的解釋。 Si8pzd ,]46I.] 研究提出了一種基頻激光輻照下雙離子濺射薄膜的激光損傷新模型,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相匹配。研究發(fā)現(xiàn),雙離子束濺射多層薄膜在基頻激光下表現(xiàn)出兩種典型的損傷形貌,一種是無(wú)膜層剝離的熱力耦合破壞,另一種是大面積膜層剝離損傷形貌。大面積膜層剝離效應(yīng)與電子束蒸發(fā)薄膜的蜂窩狀形貌及熔石英的環(huán)形燒蝕形貌明顯不同。科研人員通過(guò)對(duì)空氣電離波的作用過(guò)程進(jìn)行計(jì)算,提出了一種基于激光能量與空氣離化相關(guān)的激光損傷模型來(lái)解釋該現(xiàn)象,包括缺陷引起的損傷過(guò)程和電離空氣形成的沖擊波的損傷過(guò)程。針對(duì)常用的Al2O3/SiO2、Ta2O5/SiO2、Nb2O5/SiO2薄膜組合進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)該物理模型具有很好的匹配性,并發(fā)現(xiàn)剝離效應(yīng)與不同膜層的熱力參數(shù)相關(guān)。對(duì)薄膜損傷過(guò)程進(jìn)行分析,有助于從工藝和設(shè)計(jì)角度提高其抗激光損傷性能。同時(shí),該模型可推廣到其他激光材料的損傷機(jī)制。 `|{-+m `o=q%$f#k~
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