Meng Guo 1,2,3Hongbo He 1,3,*Kui Yi 1,3Shuying Shao 1,3[ ... ]Jianda Shao 1,3,4
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Ultrathin Ge films with thickness of about 15 nm at different deposition temperatures were prepared by electron beam evaporation. Spectral measurement results showed that as the deposition temperature increased from 100°C to 300°C, the transmittance of the films in the wavelength range from 350 nm to 2100 nm decreased. After annealing in air at 500°C, the transmittance significantly increased and approached that of uncoated fused quartz. Based on the Tauc plot method and Mott–Davis–Paracrystalline model, the optical band gap of Ge films was calculated and interpreted. The difference in optical band gap reveals that the deposition temperature has an effect on the optical band gap before annealing, while having little effect on the optical band gap after annealing. Furthermore, due to oxidation of Ge films, the optical band gap was significantly increased to ~5.7 eV after annealing.
Ge films transmittance optical band gap deposition temperature annealing 
Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 103101
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Laser resistance and stress-free mirrors, windows, polarizers, and beam splitters up to 400 mm×400 mm are required for the construction of the series SG facilities. In order to improve the coating quality, a program has been in place for the last ten years. For the small-aperture pick-off mirror, the laser-induced damage threshold (LIDT) is above 60 J/cm2 (1064 nm, 3 ns), and the reflected wavefront is less than λ/4 (λ=633 nm). The Brewster-angle polarizing beam splitter (Φ50×10 mm) shows the best LIDT result, up to 29.8 J/cm2 (1064 nm, 10 ns) for a p-polarized wave in the 2012 damage competition of the XLIV Annual Boulder Damage Symposium. For the larger-aperture mirror and polarizer, the LIDT is above 23 J/cm2 (1064 nm, 3 ns) and 14 J/cm2 (1064 nm, 3 ns), respectively. The reflected wavefront is less than λ=3 (λ=633 nm) at the used angle.
laser coating laser-induced damage threshold wavefront 
High Power Laser Science and Engineering
2013, 1(1): 01000036
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
用电子束蒸发沉积在K9玻璃基底上镀制HfO2薄膜,沉积温度为200 ℃,蒸发速率为0.03 nm/s。由X射线衍射谱可知薄膜出现明显结晶,且为单斜相和正交相混合结构,其中单斜相占明显优势。用Jade5软件分析得到单斜相HfO2的晶格常数a,b,c以及晶格矢量a和c之间的夹角β。基于得到的晶格常数建立了单斜相HfO2薄膜的晶体结构模型。同时建立固态单斜相HfO2的晶体结构模型进行对比。通过密度泛函理论(DFT)框架下的平面超软赝势法,采用两种不同的交换关联函数:局域密度近似(LDA)中的CA-PZ和广义梯度近似(GGA)中的质子平衡方程(PBE),计算了薄膜态和固态单斜晶相HfO2的弹性刚度系数矩阵Cij和弹性柔度系数矩阵Sij,Reuss模型、Voigt模型和Hill理论下的体积模量和剪切模量,材料平均杨氏模量和泊松比。此外还计算得到薄膜态和固态单斜晶相HfO2 在不同方向上的杨氏模量。
薄膜 单斜晶相 HfO2 薄膜 弹性常数 第一性原理 
光学学报
2013, 33(1): 0131001
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,中国科学院强激光材料科学与技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
利用ZYGO Mark Ⅲ-GPI干涉仪对120 mm×88 mm元件镀膜前后进行了面形测量,获得了峰谷值(PV)和均方根梯度(GRMS),并对镀膜前后的PV,GRMS值进行了比较,发现镀膜后PV,GRMS值分别有所增加,同时对两者进行了线性拟合,结果表明两者在一定程度上存在着线性关系,并从理论上进行了模拟论证。同时对个别样品进行了功率谱密度(PSD)分析,发现镀膜后PSD曲线较镀膜前有所升高,这与基片的抛光程度以及镀膜过程有着密切联系。
表面光学 表面形貌 峰谷值 均方根 均方根梯度 功率谱密度 
中国激光
2010, 37(2): 572
朱冠超 1,2,*方明 1,2易葵 1朱美萍 1[ ... ]范正修 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为了在薄膜形成期间跟踪生长表面应力水平的演变, 更加深入地探究薄膜应力的产生机理, 基于光束偏转法, 搭建了利用双光束照射在镀膜基底表面的实时测量光学薄膜应力的装置。装置软件系统从线阵CCD中提取双光斑位移的变化, 经过多次测量验证了算法的精确度, 使装置的精确度达到2.2%, 可以满足光学薄膜应力测量的要求。使用此装置跟踪SiO2薄膜镀制过程, 得到了应力变化曲线。结果表明, 双光束实时测量薄膜应力装置具有抗干扰能力强、精度高等特点, 可以为光学薄膜镀制过程中提供有效可行的原位应力测量手段。
薄膜 应力实时测量 光束偏转法 线阵CCD 
中国激光
2009, 36(8): 2150
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
薄膜应力的存在是薄膜材料的本征特性, 对过程中薄膜应力的测量与精确控制具有重要意义。搭建了基于双光束偏转基底曲率测量装置, 再结合薄膜厚度的实时监控, 实现了对薄膜应力演化过程的观测。对HfO2薄膜的生长过程做了实时研究。结果显示, 在所研究条件下, HfO2薄膜的生长应力随厚度的增加, 在360~660 MPa范围内变化; 沉积温度越高, 沉积真空度越高, 张应力越大; 在真空度较高的沉积条件下, 薄膜应力强烈地受到基底表面的影响, 随着薄膜厚度的增加, 应力也趋于稳定。
薄膜 应力实时测量 HfO2薄膜 生长应力 
光学学报
2009, 29(6): 1734
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
采用摩尔分数为7%的Y2O3掺杂的ZrO2混合烧结料为原料, 在不同的氧分压和沉积速率下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品。利用ZYGO Mark Ⅲ-GPI数字波面干涉仪对YSZ薄膜的残余应力进行了研究, 讨论了氧分压和沉积速率等工艺参量对残余应力的影响。实验结果表明,不同氧分压和沉积速率下, YSZ薄膜的残余应力均为张应力; 应力值随氧分压的升高先增大后减小, 随沉积速率的增加单调增加。热应力对薄膜所呈现的张应力性质起着决定性作用, 同时应力值的大小受本征应力和附加应力的影响。通过对样品的X射线衍射(XRD)测试, 结合薄膜微结构的变化, 对应力的形成原因进行了解释。
薄膜 残余应力 YSZ薄膜 氧分压 沉积速率 
中国激光
2009, 36(5): 1195
Author Affiliations
Abstract
R and D Center for Optical Thin Film Coatings, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 2018002 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
Four kinds of Y2O3 stabilized ZrO2 (YSZ) thin films with different Y2O3 contents (from 0 to 12 mol%) are deposited on BK7 glass substrates by electron-beam evaporation method. The effects of different Y2O3 dopant contents on residual stress, structure, and optical properties of ZrO2 thin films are investigated. The results show that residual stress in YSZ thin films varies from tensile to compressive with the increase of Y2O3 molar content. The addition of Y2O3 is beneficial to the crystallization of YSZ thin film and transformation from amorphous to high temperature phase, and the refractive index decreases with the increase of Y2O3 molar content. Moreover, the variations of residual stress and the shifts of refractive index correspond to the evolution of structures induced by the addition of Y2O3.
YSZ薄膜 应力 Y2O3含量 结构 光学性能 310.6870 Thin films, other properties 120.4290 Nondestructive testing 160.4670 Optical materials 
Chinese Optics Letters
2009, 7(2): 02162
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院,北京100039
介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法,选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的SiO2和HfO2,对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究。采用比例积分微分(PID)闭环反馈控制,通过Ziegler-Nichols工程经验公式进行原始参量整定,并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理,速率控制的实验结果表明,采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进,能获得良好的速率控制。针对速率控制中存在的难点问题进行了分析,并提出改进措施:将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制。
薄膜 薄膜工艺 速率控制 比列积分微分控制 
中国激光
2008, 35(10): 1591
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京100039
采用自制掺摩尔分数12%的Y2O3的ZrO2混合颗粒料为原料,在不同的沉积温度下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品。利用ZYGO Mark Ⅲ-GPI数字波面干涉仪对氧化钇稳定氧化锆薄膜的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度对残余应力的影响。实验结果表明:随沉积温度升高,氧化钇稳定氧化锆薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大; 用X射线衍射仪表征了不同沉积温度下氧化钇稳定氧化锆薄膜的微观结构,探讨了薄膜微观结构与其应力的对应关系,并对比了纯ZrO2薄膜表现出的应力状态。
薄膜光学 残余应力 氧化钇稳定氧化锆薄膜 沉积温度 
光学学报
2008, 28(5): 1007

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