LD端泵腔内倍频457nm激光器高反射腔镜的研制

论文摘要

457nm蓝光激光器具有波长短、光子能量强、颜色饱满等优点,在高密度光学存储、激光显示与海底资源探测等领域有着广泛的应用。随着激光应用技术精度的不断提高,针对激光器输出光束的质量提出了更高的要求。高反射腔镜作为457nm激光器的重要薄膜光学元件,其主要作用是维持腔内激光的高效振荡,对蓝光激光的输出质量与效率有重要影响,因此研制性能良好的457nm激光器高反射腔镜具有重要意义。选择石英玻璃作为高反射腔镜的基片材料,基片采用非球面以提高激光强度。为减小基片表面粗糙度对高反射腔镜造成的散射影响,通过CCOS技术实现了高反射腔镜基片的制备。根据石英玻璃材料的加工特性,对铣磨与抛光过程中的工艺参数进行优化,通过全口径弹性预抛光与小工具修正抛光相结合的方式提高了非球面面形收敛效率,解决了石英玻璃材料硬度大、材料去除率低的问题。选择粒径更小的抛光粉,采用手工修抛的方式进一步提高了非球面表面质量,制备的高反射腔镜基片表面粗糙度达到1nm以下。457nm激光器高反射腔镜具有对基频光和457nm激光高反射,对泵浦光和腔内其余两条强发射谱线高透射的功能。基于高反射膜设计理论,选择H4和SiO2作为高低折射率材料,结合膜系设计软件,利用倍频反射膜思想实现了多波长高反射膜的设计。在满足五个波长高透射与高反射要求的同时降低了膜层总厚度,解决了利用常规思想设计时膜系优化难度大的问题。在薄膜制备过程中,优化了电子束蒸发工艺,采用离子辅助沉积与阶梯退火技术改善了薄膜的聚集密度与化学计量比,提高了薄膜的光谱稳定性与抗激光损伤阈值。通过逆向反演分析薄膜实际光谱曲线变化的原因,确定误差变化规律,利用最小二乘数据拟合的方法建立了残余蒸镀量与膜层厚度之间的关系式,解决了膜厚控制误差累积导致的光谱变差的问题。研制的高反射腔镜在457nm和914nm处的反射率分别为99.9%和99.6%,在808nm、1064nm和1342nm处的透射率分别为97.2%、96.8%和93.1%,经环境测试与抗激光测试,满足457nm激光器的使用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 非球面加工技术研究现状
•     1.2.2 激光高反射膜研究现状
•   1.3 论文研究的主要目的和主要内容
• 第2章 高反射腔镜的基片制备
•   2.1 技术要求
•   2.2 材料去除机理
•   2.3 高反射腔镜基片平面加工
•   2.4 高反射腔镜基片非球面加工
•     2.4.1 非球面铣磨工艺研究
•     2.4.2 非球面抛光工艺研究
•     2.4.3 非球面加工
•     2.4.4 降低非球面表面粗糙度的工艺优化
•   2.5 本章小结
• 第3章 高反射腔镜的膜系设计
•   3.1 技术要求
•   3.2 光学薄膜设计理论
•     3.2.1 光学薄膜特性计算
•     3.2.2 多层介质高反射膜
•   3.3 薄膜材料研究
•     3.3.1 高低折射率薄膜材料的选择
•     3.3.2 薄膜材料折射率的拟合
•   3.4 膜系结构设计
•     3.4.1 高反射膜膜系设计与优化
•     3.4.2 减反射膜膜系设计
•     3.4.3 双面设计
•   3.5 膜系设计中出现的问题与解决方案
•   3.6 本章小结
• 第4章 高反射腔镜的薄膜制备
•   4.1 薄膜材料工艺参数研究
•     4.1.1 真空度研究
•     4.1.2 沉积速率研究
•     4.1.3 沉积温度研究
•   4.2 离子辅助沉积技术研究
•   4.3 退火工艺研究
•   4.4 高反射腔镜的薄膜制备工艺流程
•   4.5 本章小结
• 第5章 测试结果与分析
•   5.1 光谱测试与误差分析
•     5.1.1 测试设备与原理
•     5.1.2 光谱测试结果
•     5.1.3 误差分析
•   5.2 误差拟合模型的建立与工艺优化
•   5.3 环境测试
•   5.4 抗激光损伤能力测试
•   5.5 测试分析中出现的问题与解决方案
•   5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 主要工作总结
•   6.2 创新点说明
•   6.3 不足与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术成果和参与科研情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李五一

导师: 刘冬梅

关键词: 非球面,表面粗糙度,高反射膜,倍频反射,膜厚控制

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 长春理工大学

分类号: TN248

DOI: 10.26977/d.cnki.gccgc.2019.000073

总页数: 71

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