磁控溅射制备介质薄膜的激光损伤特性研究

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光学薄膜是光学元件的重要组成部分,薄膜在激光器及激光系统等方面起着不可替代的重要作用,薄膜的损坏可能会导致整个光学系统的功能失效。同时光学薄膜元件又是激光系统中的最为薄弱的环节,对于大功率高能量激光系统,激光薄膜的性能一直是限制其向更高能量或更高功率发展的瓶颈之一。因此研究薄膜的激光损伤特性,提高薄膜激光损伤阈值,扩展其科学研究及应用有着重要的实际价值。本文采用磁控溅射技术研究制备薄膜的最佳工艺参数,在K9玻璃基底上制备Ti02、A1203薄膜,利用椭圆偏振仪和分光光度计测量分析其光学特性,得出最佳工艺参数。实验结果表明,Ti02薄膜的最佳制备工艺为:溅射电流8A,溅射气压为1.3Pa,氧气和氩气的气体流量比为1:1。制备A1203薄膜的最佳工艺参数为:溅射电流0.5A,溅射气压1.0Pa,氧气和氩气流量比为1:8。利用减反膜膜系设计方法及膜系设计软件设计了1064nm减反膜,在By-700型非平衡磁控溅射镀膜机上进行了制备,透射率达到了99.5%,对制备的减反膜进行激光损伤测试,得出激光损伤阈值。结果表明:采用磁控溅射技术制备的Ti02、A1203减反射薄膜元件的1064nm激光损伤阈值最大为4.4J/cm2,退火后的损伤阈值明显提高,可达5.1J/cm2。
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