高激光损伤阈值化学膜透射元件的研制
2014-08-07李晓光张清华
原子能科学技术 2014年4期
关键词:化学
李晓光,张清华,沈 军,*
(1.同济大学 物理科学与工程学院,上海 200092;
2.同济大学 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室,上海 200092;
3.成都精密光学工程研究中心,四川 成都 610041)
在激光惯性约束核聚变系统中有大量化学膜透射元件用以负载1 064 nm和355 nm波长的激光,这些元件多以K9和熔石英玻璃为基底,以溶胶-凝胶法镀制的SiO2薄膜(相对于物理气相沉积的薄膜,这种薄膜可称作化学膜)为减反射涂层[1-6]。由于高强度的激光会造成光学元件损伤,所以元件要有足够高的激光损伤阈值(LIDT)才能保证系统的正常运行。对镀膜元件而言,薄膜和基底均有可能成为决定LIDT的短板,而不同波长激光引起元件损伤的原因和程度也不同,相对而言,紫外激光(355 nm)诱导的损伤更严重,一个重要原因是基底亚表面中的污染物对紫外激光的强烈吸收。
20世纪90年代,劳仑兹-利弗莫尔实验室率先采用化学腐蚀去除亚表面污染以提高LIDT[7],之后很多机构也开展了相关研究[8-11],获得了不少提高LIDT的经验。然而,关于基底加工对基底本身LIDT影响的报道较多,而对镀膜后元件LIDT的影响报道较少(尤其对化学膜透射元件),这使得基底加工的意义和必要性不甚清楚。近年来,晏良宏等[12]采用动态比较法研究了紫外激光辐射下透射元件的损伤行为,发现溶胶-凝胶SiO2薄膜较熔石英基底有更强的抗激光损伤能力。文献[13]用不同的基底加工方法进行了类似研究,取得了与上述一致的结果,这也使基底加工在化学膜透射元件制备中的必要性得到了进一步确认。……
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