渐变膜系减反膜激光损伤阈值变化规律研究

论文摘要

光学减反膜元件是激光系统中极其重要的器件之一,如何提高减反膜的抗激光损伤阈值成为关注的一个热点。渐变折射率薄膜具有提高激光损伤阈值且实现宽带减反的特点。采用PECVD技术制备的渐变折射率薄膜具有折射率连续变化范围大,制造精度较高等独特的优点,近年来在激光薄膜的前沿研究中展现了巨大的应用潜能。本文重点探索渐变膜系减反膜与激光损伤阈值之间的变化规律。首先通过仿真技术进行不同的减反膜系设计并进行优化;其次,采用PECVD技术在K9玻璃上沉积不同渐变减反膜系（多层梯度渐变膜系和相应的坡度渐变膜系）完成样片制备,使样片平均透过率在450～750nm波段不低于99%;最后进行了激光损伤阈值测量,研究不同渐变膜系减反膜的激光损伤阈值变化规律。获得的主要结论如下:（1）通过选择合适的基础膜系,并结合一定的优化方法,获得了三种满足设计要求的渐变膜系减反膜。渐变膜系1:G/H1→H/L/A、渐变膜系2:G/0.48H2/L1→H/1.31L1/A、渐变膜系 3:G/L1/L/H3→H/L1/A,其中 nL=1.46,nL1=1.4,nH=1.96,nH1=1.7,nH2=1.85,nH3=1.75。三种渐变膜系在设计波段的理论平均透过率分别为99.44%、99.28%、99.60%。（2）完成了梯度法和坡度法制备三种渐变膜系减反膜的工艺研究,获取了满足光学性能的多种梯度和坡度渐变膜系。梯度渐变膜系样片平均透过率在99.02～99.41%之间,坡度渐变膜系样片平均透过率在99.03～99.52%之间。（3）在保持目标透射光谱要求和膜系总光学厚度不变的前提下,渐变膜系相对于基础膜系,抗激光损伤阈值有显著的提高;对于同一渐变膜系,在相同制备条件（梯度法和坡度法）下,随着梯度化层数的增加,薄膜的抗激光损伤阈值有减小的趋势;对于同一渐变膜系,在相同膜层的条件下,采用坡度法制备的样片抗激光损伤阈值均高于梯度法制备的样片;对于不同渐变膜系,在相同膜层和相同制备条件下,G/H1→H/L/A薄膜的抗激光损伤能力最强,其中坡度渐变膜系1-5的激光损伤阈值最大,为25.0J/cm2,G/0.48H2/L1→H/1.31L1/A 次之,G/L1/L/H3→H/L1/A 最弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 宽带减反膜的研究现状
•     1.2.2 薄膜激光损伤特性的研究现状
•   1.3 本文研究的主要内容和章节安排
• 2 研究方案
•   2.1 研究方案及技术路线
•   2.2 PECVD技术制备光学薄膜的可行性分析
•     2.2.1 光学薄膜的制备方法
•     2.2.2 薄膜光学特性的检测方法
•     2.2.3 薄膜激光损伤阈值的测试方法
•   2.3 可行性实验
•     2.3.1 PECVD工艺稳定性实验
•     2.3.2 PECVD制备渐变折射率薄膜实验
•   2.4 本章小结
• 3 膜系设计
•   3.1 设计指标
•   3.2 折射率的选取
•   3.3 渐变膜系减反膜设计理论
•     3.3.1 光在均匀介质中的传播
•     3.3.2 光在非均匀介质中的传播
•   3.4 渐变膜系减反膜设计方案
• 1→H/L/A膜系'>    3.4.1 G/H₁→H/L/A膜系
• 2/L₁→H/1.31L₁/A膜系'>    3.4.2 G/0.48H₂/L₁→H/1.31L₁/A膜系
• 1/L/H₃→H/L₁/A膜系'>    3.4.3 G/L₁/L/H₃→H/L₁/A膜系
•   3.5 渐变膜系减反膜的透射光谱及电场强度研究
•     3.5.1 光学多层膜内的电场强度分布
•     3.5.2 不同梯度化减反膜的透射光谱及电场强度研究
•   3.6 本章小结
• 4 PECVD制备渐变膜系减反膜工艺技术研究
•   4.1 梯度渐变膜系减反膜工艺技术研究
•     4.1.1 镀制工艺流程
•     4.1.2单层膜工艺实验
• 1→H/L/A的工艺研究'>    4.1.3 梯度法制备G/H₁→H/L/A的工艺研究
• 2/L₁→H/1.31L₁/A的工艺研究'>    4.1.4 梯度法制备G/0.48H₂/L₁→H/1.31L₁/A的工艺研究
• 1/L/H₃→H/L₁/A的工艺研究'>    4.1.5 梯度法制备G/L₁/L/H₃→H/L₁/A的工艺研究
•   4.2 坡度渐变膜系减反膜工艺技术研究
•     4.2.1 镀制工艺流程
• 1→H/L/A的工艺研究'>    4.2.2 坡度法制备G/H₁→H/L/A的工艺研究
• 2/L₁→H/1.31L₁/A的工艺研究'>    4.2.3 坡度法制备G/0.48H₂/L₁→H/1.31L₁/A的工艺研究
• 1/L/H₃→H/L₁/A的工艺研究'>    4.2.4 坡度法制备G/L₁/L/H₃→H/L₁/A的工艺研究
•   4.3 本章小结
• 5 PECVD制备渐变膜系减反膜的损伤特性研究
• 1→H/L/A薄膜损伤特性'>  5.1 G/H₁→H/L/A薄膜损伤特性
• 2/L₁→H/1.31L₁/A薄膜损伤特性'>  5.2 G/0.48H₂/L₁→H/1.31L₁/A薄膜损伤特性
• 1/L/H₃→H/L₁/A薄膜损伤特性'>  5.3 G/L₁/L/H₃→H/L₁/A薄膜损伤特性
•   5.4 不同渐变膜系与激光损伤特性之间的关系
•   5.5 本章小结
• 6 结论及展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王燕

导师: 杭凌侠

关键词: 梯度化,减反膜,透过率,电场,激光损伤阈值

来源: 西安工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,工业通用技术及设备,无线电电子学

单位: 西安工业大学

分类号: TN249;O484.41

DOI: 10.27391/d.cnki.gxagu.2019.000361

总页数: 86

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