光学 精密工程
2023, 31(14): 2071
1 宁波大学 信息科学与工程学院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 宁波海洋研究院，浙江 宁波 315832
Ge-As-Se-Te（GAST）硫族化物玻璃拥有超过20 μm的超宽透射范围，是一种可应用于中红外（MIR）和远红外(FIR)波段的优良光学材料。通过熔融淬火法制备了GexAs40−xSe40Te20（x = 0、10、20、30、40 mol%）系列硫系玻璃，采用不同波长（800 nm，3 μm和4 μm）、功率和重复频率的飞秒激光辐照硫系玻璃，利用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱等手段研究了GAST的激光损伤特性。研究结果发现，GexAs40-xSe40Te20玻璃的激光诱导损伤阈值（LIDT）随着样品中Ge含量的增加而增加，在800 nm下Ge30As10Se40Te20玻璃的LIDT达到最高40.16 mJ/cm2。随着飞秒激光波长增加，系列玻璃的LIDT也逐步增加，Ge30As10Se40Te20在4 μm激光辐照下LIDT达到81.09 mJ/cm2。此外，研究结果表明样品LIDT随着激光的脉冲辐照数量和重复率的增加将逐渐减小。
硫系玻璃 飞秒激光 激光诱导损伤阈值 chalcogenide glass femtosecond lasers laser-induced damage threshold (LIDT) 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210222
国防科技大学 机电工程与自动化学院 湖南超精密加工技术重点实验室, 湖南 长沙 410073
为进一步提升熔石英元件的激光损伤阈值, 研究了氢氟酸(HF)动态酸刻蚀条件下磁流变抛光工艺对熔石英元件激光损伤特性的影响规律。首先, 采用不同工艺制备熔石英元件, 测量它们的表面粗糙度。然后, 采用飞行时间-二次离子质谱法(OF-SIMS )检测磁流变加工前后熔石英元件中金属杂质元素的含量和深度; 采用1-on-1方法测试激光损伤阈值, 观测损伤形貌, 并对损伤坑的形态进行统计。最后, 分析了磁流变抛光工艺提升熔石英损伤阈值的原因。与未经磁流变处理的熔石英元件进行了对比, 结果显示: 磁流变抛光使熔石英元件的零概率激光损伤阈值提升了23.3%, 金属杂质元素含量也显著降低, 尤其是对熔石英激光损伤特性有重要影响的Ce元素被完全消除。得到的结果表明, 磁流变抛光工艺能够被用作HF酸动态酸刻蚀的前道处理工艺。
磁流变抛光 熔石英 光学元件 氢氟酸(HF)动态刻蚀 激光损伤阈值 Magnetorheological Finishing(MRF) fused silica optical component optical element Hydrogen Fluoride(HF) acid dynamic etching Laser-Induced Damage Threshold( LIDT) 光学 精密工程
2016, 24(12): 2931
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学 先进发射协同创新中心, 江苏 南京 210094
基于ISO11254国际标准,构建了基于半导体激光光散射检测光学薄膜损伤与否的光学薄膜激光损伤阈值测试系统。运用图像处理以及灰度值作为判断薄膜损伤与否的判据,对TiO2/SiO2增透膜进行了阈值测试。由图像处理可得,当光斑图像有效区域内灰度值最大的前50个像素点的平均灰度值在25到33之间时,该区域为薄膜损伤的临界区域,并将测量结果与在Veeco白光轮廓仪观测到的损伤形貌进行对比,具有较好的一致性。
光学薄膜 激光损伤阈值 光散射 图像处理 灰度值 optical coatings laser-induced damage threshold (LIDT) light scattering image processing grey level
成都精密光学工程研究中心，四川 成都 610041
采用离子束溅射的方式，在K9玻璃基片表面引入金纳米杂质缺陷，通过原子力显微镜(AFM)测得金纳米尺寸直径在50~100 nm之间。采用不同能量密度的激光对样品进行点阵式的单脉冲辐照(1-on-1)并且对损伤阈值及典型损伤形貌进行了实验及理论分析。损伤阈值采用零几率处的损伤密度。结果表明：引入金纳米杂质缺陷后其抗激光损伤阈值由裸基片的26.6 J/cm2下降为15.5 J/cm2。通过微分干涉显微镜，随着激光能量的增加，损伤呈爆炸坑形貌，主要呈现纵向加剧损伤。金纳米杂质缺陷在K9玻璃基片上形成了强吸收中心(引入金纳米杂质K9玻璃基片的弱吸收(47.33 ppm，1 ppm=10-6)是裸K9玻璃基片(3.57 ppm)的13倍)造成局部高温，这是造成损伤的诱因。通过计算，金纳米杂质对K9玻璃基片的作用包括两部分：当激光辐照在K9玻璃基片上，首先是热应力引起玻璃的破裂；随后杂质汽化产生的蒸汽压加剧材料的破坏，引起局部炸裂。
K9玻璃 激光损伤阈值 金纳米缺陷 弱吸收 K9 glass laser-induced damage threshold(LIDT) gold nano-defects weak absorption 红外与激光工程
2015, 44(11): 3229
1 西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
2 白俄罗斯国立信息与无线电电子大学, 白俄罗斯明斯克 鲍里索夫220013
为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化, 本文以K9玻璃为基底, 采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜, 并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照, 研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值(LIDT)的变化。结果表明, 样片膜厚随激光能量的增加而减小, 辐照激光能改善薄膜表面形貌, 并使样片LIDT值提高, 最终能使样片的LIDT值从16.96 J/cm2提高至18.8 J/cm2。
SiO2薄膜 辐照激光 激光损伤阈值(LIDT) 影响 SiO2 films laser irradiating energy laser-induced damage threshold (LIDT) effect
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610065
2 成都精密光学工程研究中心,四川,成都,610041
激光诱导损伤阈值作为一实验参量,对其结果作不确定度分析有利于激光工作者在某个精度范围内获知该参量的信息.从激光损伤和损伤阈值定义出发,分析了基于ISO11254的损伤几率测试法测试激光诱导损伤阈值的不确定度来源,包括激光能量测量、激光光斑有效面积测量、各能量密度处损伤几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合这4个方面.并利用统计学原理和线性拟合等理论对这4个方面引起的不确定度分量及最终测试结果的相对合成不确定度进行了计算.以1 064 nm高反薄膜样品为例,分析表明:损伤几率点的计算和几率图中损伤几率的直线拟合是损伤阈值测试结果不确定度的主要来源,当样品的损伤阈值为7.79 J/cm2时,这两种因素引起的相对不确定度可分别在4%和18%左右,损伤阈值的相对合成不确定度达18.72%.
激光损伤阈值 相对不确定度 相对合成不确定度 直线拟合 Laser-induced damage threshold（LIDT） Relative uncertainty Relative combined uncertainty Linear fit process
1 中国科学院,上海光学精密机械研究所薄膜中心,上海,201800
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO2薄膜.分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试,对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量.实验结果表明,薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构,并且随着氧分压的增加,结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低.薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5 J/cm2逐渐增加,氧分压为9×10-3Pa时达到最大,值为26.7 J/cm2,氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm2.由此可见,氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO2薄膜激光损伤阈值变化的主要原因.
ZrO2薄膜 氧分压 激光损伤阈值 电子束热蒸发 ZrO2 films Oxygen partial pressure Laser induced damage threshold （LIDT） Electron beam evaporation
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
2 中电科技德清华莹电子有限公司,浙江 德清 313216
提出一种测量晶体光损伤阈值的新方法,即确定激光横向功率密度的空间分布,利用晶体的激光损伤斑点半径,直接计算出晶体光损伤阈值,并给出入射激光为高斯光束时晶体损伤阈值与其损斑半径的关系。以提拉法生长的掺镁铌酸锂(MgO∶LiNbO3)晶体为研究对象,用该方法测量其损伤阈值,得到了定量结果且所得数据与文献已报道的规律相符。分析得出同样激光条件下,损斑半径越大的晶体其光损伤阈值越小的结论,指出该方法同样适用于其他晶体或非高斯光束条件下光损伤阈值的测量并对具体作法进行了讨论。该测量方法弥补了常用测量方法只能定性或半定量的不足,可用于晶体抗光损伤阈值的精确测量。
非线性光学 光损伤 损伤阈值 损斑半径 掺镁铌酸锂
中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
采用电子束蒸发沉积技术制备了355nm Al2O3/MgF2高反射薄膜,并在真空中进行不同温度梯度的退火,用X射线衍射(XRD)观察了薄膜微结构的变化,用355nm Nd:YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阚值,用Lambda 900光谱仪测试了薄膜的透过和反射光谱.结果表明在工艺条件相同的条件下真空退火过程对薄膜的性能有很大的影响,退火温度梯度越小的样品,吸收越小,阈值越大,并且是非晶结构.选择合适的真空退火过程可以减少355nm Al2O3/MgF2高反射膜的膜层吸收,提高薄膜的激光损伤阈值.
退火 结构 激光损伤阈值 吸收 Annealing process Structure Laser-induced damage threshold（LIDT） Absorptance 强激光与粒子束
2004, 16(11): 1389
