1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
随着高能激光系统的发展，对光学薄膜抵抗激光损伤能力的要求越来越高，而激光脉宽是脉冲激光对薄膜损伤行为的重要影响因素。针对Ta2O5/SiO2多层膜，基于1-on-1测试方法，分析其在飞秒、皮秒、纳秒激光作用下的损伤特性。测得800 nm飞秒激光作用下的损伤阈值为1.67 J/cm2； 532 nm和1 064 nm皮秒激光作用下的损伤阈值分别为1.08 J/cm2和1.98 J/cm2； 532 nm和1 064 nm纳秒激光作用下的损伤阈值分别为9.39 J/cm2和21.57 J/cm2，并使用金相显微镜观察了滤光膜的损伤形貌。实验结果表明：飞秒激光对滤光膜的损伤机理主要是多光子电离效应，而皮秒和纳秒激光对滤光膜的损伤机制主要是热效应。滤光膜在飞秒激光作用下的损伤阈值与皮秒激光作用下的损伤阈值相当，纳秒激光作用下的损伤阈值要高一个数量级，透射通带外损伤阈值约为通带内损伤阈值的2倍。
损伤效应 脉冲激光 光学薄膜 损伤阈值 脉宽效应 damage effect pulsed laser optical thin films damage threshold effect of pulse width 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220482
光子学报
2022, 51(12): 1216001
1 沈阳工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110870
2 沈阳仪表科学研究院有限公司, 辽宁 沈阳 110043
设计了一组应用于多光谱掌纹图像采集系统的光学薄膜滤光片。根据手掌皮肤在可见、近红外光谱波段反射率不同的特点,研究了掌纹识别滤光片的光谱特性参数及膜系设计。为提高系统获得的掌纹图像质量,采用四通道滤光片设计方案,光谱特性参数要求如下:中心波长为λ1=470 nm、λ2=520 nm、λ3=630 nm、λ4=880 nm;各通道的半宽度在8~12 nm范围内,透射率大于90%,平均截止背景深度大于OD6(即光谱透射率T<10 -6)。
薄膜 光学薄膜 多光谱掌纹图像采集 滤光片 光谱特性参数 膜系设计 光学学报
2021, 41(23): 2331001
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
在使用自适应光学系统校正的激光传输系统中,光学薄膜的偏振效应会造成偏振色差,导致自适应光学系统的校正能力下降。基于激光传输系统中常用的卡塞格林系统,用琼斯矩阵描述了光学薄膜产生的偏振像差对振幅和相位的影响,使用奇异值分解法将标量波前从琼斯光瞳中分离出来,并用于模拟哈特曼波前探测器的波前探测和像差分析,最后利用Zernike多项式进行波前拟合。最终定量分析了光学薄膜的偏振色差对自适应光学系统校正能力的影响。
自适应光学 波前探测 偏振像差 光学薄膜 奇异值分解 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150101
西北工业大学理学院超常条件材料物理与化学教育部重点实验室与陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710072
提出了一种增强石墨烯光吸收率的布拉格光栅/石墨烯/金属薄膜光学结构。运用传输矩阵和时域有限差分法研究了其光传输特性,发现布拉格光栅与金属薄膜之间形成的塔姆等离激元局域场可有效增强光与石墨烯的相互作用,单层石墨烯的近红外光吸收率约增大了36倍。探讨了布拉格光栅的周期、石墨烯位置、入射角度、布拉格光栅层厚度及石墨烯化学势与石墨烯光吸收的关系。研究结果表明,上述物理参数的变化可有效调控石墨烯的光吸收波长及效率。研究结果为高性能石墨烯探测器等新型光电子器件的实现提供了新的途径。
薄膜 光学薄膜 石墨烯 塔姆等离激元 光吸收
1 河南工程学院 电气信息工程学院, 河南 郑州 451191
2 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
激光对光学薄膜的损伤仍然是限制高能激光系统的主要挑战。对杂质诱导薄膜损伤的激励进行了研究: 首先对损伤形貌进行了观测, 在此基础上对杂质对薄膜的作用效应进行了分析。研究结果表明: 杂质粒子对薄膜产生的各种效应, 主要分为热力学效应、散射引起干涉效应和激光等离子体破坏效应, 这三种效应的共同作用效果决定了损伤的特点。这些作用效应与粒子的半径密切相关: 当粒子较小时, 激光的沉积量较少, 引起邻近材料的温升较低, 扩散范围较小, 主要是熔化破坏; 当粒子较大时, 激光沉积量较多, 会引起邻近光学材料的汽化和电离, 形成激光等离子体而造成大的烧蚀坑。
光学薄膜 杂质粒子 热力学效应 激光等离子体 optical thin films impurity particles thermodynamic effects laser plasma 红外与激光工程
2016, 45(7): 0721004
1 浙江省质量检测科学研究院,浙江 杭州 310018
2 杭州科汀光学技术有限公司,浙江 杭州 311100
3 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
基于反射率测量原理，提出了一种具有对称性和自校准的薄膜透反射率测量仪器。仪器具有两个照明系统和两个光收集系统,并分别对称地置于样品台的两侧,测量时测量光线依次经过照明系统、样品和光收集系统。由于该设计具有对称性,因而可消去光学系统的不对称误差,而且可实现自校准功能,同时获得垂直入射情况下薄膜的反射、透射和光学损耗。
透反射率仪 光学薄膜 对称系统 自校准 transmittance and reflectance measurement instrume optical thin-films symmetry system self-calibration
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于表面热透镜技术搭建了光学薄膜弱吸收测量系统，使用不同功率的抽运光辐照样品，并通过光束质量分析仪记录经样品表面反射后的探测光强度的空间分布，以探测光强度最强点所对应的像素坐标为中心两边对称取多个像素点表示不同尺寸的接收器，从而分析不同尺寸光电信号接收器得到的光热信号强度。结果表明，随着接收器尺寸的增加，探测面积覆盖范围超过探测光束峰值区域，得到的光热信号与抽运光功率的比值逐渐偏离线性，从而引入的测量误差也就增大。因此，实际测量中应在保证测量极限的前提下尽量缩小探测器尺寸以提高测量的准确度。
光学器件 光学薄膜 弱吸收测量 表面热透镜 接收器口径
1 西安工业大学, 陕西 西安 710021
2 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
采用PECVD技术在BK7玻璃基底上沉积了不同厚度的单层SiO2(折射率为1.46)和SiNx(折射率为1.84)光学薄膜,并对这2种膜层进行抗激光损伤阈值(LIDT)测试,分析讨论了PECVD技术制备的单层光学薄膜与抗激光损伤特性之间的关系.实验结果表明:PECVD技术制备的单层SiO2薄膜有较高的LIDT,薄膜光学厚度在λo/4~λo/2之间时,在光学厚度为350 nm时,LIDT有最小值21.7 J/cm2,光学厚度为433 nm时,LIDT有最大值27.9 J/cm2.SiNx薄膜的LIDT随着光学厚度增加而减小,在光学厚度为λo/4时,LIDT有最大值29.3 J/cm2,光学厚度为λo/2时,LIDT有最小值4.9 J/cm2.
光学薄膜 激光损伤阈值 激光损伤特性测试装置 损伤形貌 PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition technolo optical thin films laser-induced damage thresholds laser damage testing equipment morphologies of damage
