基于压电驱动器的 Bimorph变形镜是 10.6 μm系统的一个重要元件。为了镀制薄膜, 本文首先利用有限元软件对两种镀膜夹持方式与沉积温度进行了计算, 对热应力产生的热变形进行了分析, 选择了合适的镀膜夹持方式。为了预测 bimorph变形镜受激光辐照后的温升, 对单晶硅与石英玻璃制作的 bimorph变形镜有限元模型进行了计算与分析。最后, 利用光度计对镀制的薄膜进行了反射率测量。试验结果显示反射率测量值大于 99.5%, 满足实际系统的需要。

在惯性约束聚变(ICF)领域, 采用自适应光学(AO)技术进行波前控制是解决ICF激光系统中光束质量问题的重要手段。报道了“神光Ⅲ”原型装置中8套工程化自适应光学系统、未来ICF系统发展所需的大口径可拆卸变形镜(DM)样镜研制以及ICF自适应光学波前控制技术的最新研究进展。8套工程化自适应光学系统在“神光Ⅲ”原型装置上实现了到靶点的全系统静态像差校正, 改善了靶点焦斑能量分布, 验证了校正对打靶时X射线分布的改善效果。所研制的17单元大口径可拆卸变形镜的口径为284 mm×284 mm, 行程大于±6 μm, 谐振频率大于500 Hz。在ICF自适应光学波前控制技术中, 采用了基于哈特曼传感器近场相位测量的控制方法和基于靶室远场的随机并行梯度下降(SPGD)控制方法均能取得良好的校正性能。

残余应力是光学薄膜研究的一个重要组成部分，它对光学元器件有很大的影响。根据弹性力学原理，基于应变不匹配，提出了一种可以预测薄膜残余应力分配的理论模型计算方法，并将计算结果与干涉仪测量值进行了对比。利用所建立的模型分析了薄膜参数变化时基底残余应力的变化情况。结果表明：所建模型合理；随着镀膜温度的增加，基底总残余应力随镀膜温度升高而呈增大的趋势；本征应力变化不太大；随着基底厚度的减小，基底上下表面应力呈增大的趋势，而薄膜应力则呈减小趋势，但变化趋势很小。基底的中心轴约位于基底上表面以下2／3处。

采用热蒸发法镀制了单层YbF3薄膜,观察了薄膜表面主要的微观结构缺陷,研究了沉积温度对薄膜折射率与表面缺陷的影响,测量了薄膜施加沉积温度前后的粗糙度变化.结果表明:通过加温可以降低薄膜的表面粗糙度与缺陷密度大小.

残余应力是变形反射镜面临的一个重要问题.考虑薄膜中残余应力的起源,利用有限元软件建立了变形反射镜有限元模型.基于所建立的有限元模型,计算变形镜各部分受薄膜残余应力作用后的变形与应力分布.与试验测量结果进行对比,计算结果表明,建立的模型是合理的,薄膜产生的残余应力为张应力,氟化物薄膜产生的张应力大于ZnS薄膜产生的压应力,残余应力主要集中在变形反射镜镜面上,基本呈放射状分布,外圈驱动器受到应力较大.

利用有限元软件对薄膜残余应力进行了分析与计算,并与理论计算结果进行对比,说明所建立的模型是合理的。

薄膜缺陷是影响红外激光薄膜元件抗激光损伤的重要因素之一,长期以来一直是人们关注和研究的问题.本文介绍了红外激光薄膜缺陷的种类、特点及成因,在此基础上,分析了不同厂家镀膜材料与不同镀膜速率对薄膜表面缺陷密度的影响,并且得出了镀制激光薄膜所需的合适材料与速率,最后利用有限元方法对典型的节瘤与陷穴缺陷受激光作用进行了模拟分析,结果表明:节瘤缺陷种子深度小且直径大的缺陷产生的温升与应力较大,陷穴缺陷随直径增大,其产生的温升与应力也较大.

在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上,分析了YbF₃沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响,得出了镀制激光薄膜所需的合适速率.结果表明:薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主,其缺陷密度随YbF₃沉积速率的减小基本表现为减小的趋势,当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s,YbF₃沉积速率约为0.4 nm/s时,可得到比较满意的激光薄膜,薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675.