1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 北京市遥感信息研究所, 北京 100192
3 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, 长春 130033
为了测量飞秒激光对多光谱滤波片的损伤阈值, 采用钛∶蓝宝石飞秒脉冲激光(800nm、50fs)对多光谱滤光片的前膜进行了激光损伤阈值的实验研究, 并使用显微镜观测了滤光片前膜的损伤形貌。结果表明, 薄膜在不同脉冲辐照次数(1, 2, 5和10)下, 前膜损伤阈值分别为1.68J/cm2,1.56J/cm2,1.44J/cm2和1.42J/cm2, 随着脉冲辐照次数的增加, 损伤阈值降低, 激光脉冲的重复辐射会对薄膜形成累积效应; 由于飞秒激光的宽度极短, 薄膜导带电子由多光子电离产生, 并迅速吸收激光能量, 当其能量大于材料的带隙能时, 会与价带电子发生碰撞产生另一个电子, 进而形成大量的自由电子, 对薄膜造成损伤; 在1-on-1和2-on-1测试方法下, 随着飞秒激光能量密度的增加, 前膜损伤区域的轮廓越来越清晰、规整, 并逐渐出现清晰的分层现象, 这归因于前膜干涉场的分布不同。该研究对多光谱滤波光膜在飞秒激光作用下的损伤效果提供了参考。
薄膜 激光损伤 飞秒激光 损伤阈值 累积效应 干涉场 thin films laser damage femtosecond laser damage threshold cumulative effect interference field
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 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
随着光电对抗和超短脉冲激光技术的发展，研究超短脉冲激光与单晶硅相互作用具有非常重要的理论和实际意义。为了进一步明确532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤机理，本文开展了532 nm皮秒脉冲激光辐照单晶硅的损伤效应实验研究，测定了损伤阈值，明确了损伤机理，探讨了低通量下的脉冲累积效应。首先，利用波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps的激光器和金相显微镜，基于1-on-1的激光损伤测试方法，测定了单晶硅的零损伤概率阈值为0.52 J/cm2；其次，研究了皮秒激光辐照单晶硅在不同激光能量密度下的损伤形貌，发现532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤表现为热影响损伤和等离子体冲击损伤，随着激光能量密度的增大，按主要的损伤机制可将损伤程度分为：热影响（0.52~3 J/cm2）、热烧蚀（3~50 J/cm2)和等离子烧蚀（>50 J/cm2），且不同情况下，损伤面积随激光能量密度分别对应不同的增长规律；最后，研究了低通量下多脉冲的累积效应，发现在0.52 J/cm2的激光能量密度下，连续辐照16个脉冲时表面形成热影响区，验证了多脉冲的累积效应可以降低单晶硅的激光损伤阈值。
皮秒脉冲激光 单晶硅 损伤阈值 累积效应 损伤特性 picosecond pulse laser monocrystalline silicon damage threshold cumulative effect damage characteristics
1 长春理工大学光电信息学院, 长春 130012
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
为了研究薄膜激光损伤机理及影响因素, 基于平顶光束辐照测量的原理, 采用1064nm的Nd∶YAG激光器, 对电子束热蒸发方式镀制的HfO2薄膜在重复频率激光作用下损伤的累积效应进行了理论分析和实验验证。运用损伤阈值的测量原理, 分析了1-on-1和S-on-1两种测量方式的特点, 并分别开展了测量实验。采用二分法查找辐照激光能量, 每个能量密度辐照20个测试点, 应用零几率损伤阈值和最小二乘法拟合确定测量结果。结果表明, 对同种薄膜, 1-on-1测量方式测得的损伤阈值为15.75J/cm2, S-on-1测量方式测得的损伤阈值为11.90J/cm2;从损伤阈值与损伤形貌两方面的对比表明, S-on-1测量方式体现了典型的累积效应。此结果对深入研究薄膜激光损伤的机理和影响因素具有重要意义。
薄膜 损伤阈值 测量方式 累积效应 二分查找 最小二乘法 thin films damage threshold measurement mode cumulative effect binary search least square method
贵州大学 贵州省光电子技术及应用重点实验室, 贵州 贵阳 550025
基于傅里叶热传导方程, 利用有限差分法计算了石英在激光作用下的温度场分布。结果表明在连续激光的作用下, 石英的轴向温度变化分为升温过程和降温过程。考虑热累积效应, 辐照0.1、0.5、0.8 s后温度较之前分别升高了约 10、100、200 ℃, 激光作用时间越长, 温度累积越明显。对于脉宽为5 ms, 占空比为1/2和1/3的脉冲激光, 辐照3个脉冲后, 温度分别升高94 ℃和82 ℃。石英在轴向方向的温度累积较径向更明显。研究激光与石英相互作用后温度场的分布对激光加工工艺有着重要的意义。
激光微加工 温度累积 有限差分法 热传导方程 laser micro-machining cumulative effect of temperature finite difference method fourier heat conduction equation
军械工程学院 静电与电磁防护研究所， 石家庄 050003
为了研究通信装备受超宽带电磁脉冲干扰的影响规律，对某型通信电台开展了超宽带电磁脉冲辐照效应实验。研究发现：在场强为50 kV/m，脉冲下降沿小于1 ns、脉宽小于2 ns的超宽带辐射场下，受试电台出现显示屏显示异常，造成该效应的电磁能量耦合通道为电台显示面板；增大超宽带辐射场至150 kV/m时，短波电台出现显示屏显示异常、死机、重启、声音中断（调谐后恢复）等效应；超宽带脉冲对通信电台的效应只与辐射场强度有关，不存在累积，造成这些效应的电磁能量耦合通道为电台显示面板和供电电源线。
通信电台 超宽带 辐照效应 能量耦合通道 累积效应 communication equipment ultra-wideband irradiation effects coupling channel cumulative effect 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3358
