【正文】 薄膜在種子上繼續(xù)沉積而形成的，它在薄膜內(nèi)部形成一個(gè)錐體，在薄膜表面形成凸起，錐體的形狀和取向，凸起的高低與形態(tài)與種子源密切相關(guān)，也與沉積工藝和沉積條件有關(guān)。 177 光學(xué)薄膜的缺陷破壞 雜質(zhì)熱傳導(dǎo)方程的精確解 ? ????????????????????? ??? ?? ?yybyyycydyaryyyyerabarKKaKIT r tyhiip22222022s i n)c o ss i n()/s i n ()c o s( s i n216131432???iar?2?其中 ihKKc ??1 2/1)/)(/( hiih KKb ??? 從以上方程可以看出，由雜質(zhì)吸收引起的 薄膜溫升與激光的強(qiáng)度分布、雜質(zhì)吸收截面和激光脈沖寬度 密切相關(guān)，從薄膜破壞角度出發(fā)更關(guān)心 r=a附近的溫升，當(dāng)該處溫升達(dá)到臨界溫度 Tc時(shí)，對應(yīng)的激光能量 Itl為薄膜的破壞閾值。對于一般材料 ,α =2πκ/λ . 168 光學(xué)薄膜中的駐波場和溫度場 ?增透膜、反射膜、偏振膜、帶通濾光片的駐波場 ?單層膜、增透膜、反射膜的界面溫度變化 ?干涉濾光片的帶內(nèi)、帶外溫度場的變化 169 增透膜駐波場 170 反射膜駐波場 171 偏振膜駐波場 172 濾光片帶內(nèi)、外駐波場 雙腔窄帶干涉濾光片的駐波場模擬 173 單層膜的溫度場研究 0 50 100 150 200 250 3000500100015002022Temperature rise above ambient (K)V ertic al d ist an ce f r o m su r f ac e ( n m ) k= k= k=0,01 d=4nm表面吸附層厚度對 TiO2單層膜溫度場分布的影響 0 50 100 150 200 250 30005001000150020222500Temperature rise above ambient (K)V e r t i c a l d i s t a n c e f r o m s u r f a c e ( n m ) d = 2 n m d = 4 n m d = 0 n m k = 0 .0 1 5表面吸附層消光系數(shù)對 TiO2單層膜溫度場分布的影響 174 高反射膜界面溫度研究 0 500 1000 1500 2022 2500050100150200250300350400Temperature rise above ambient(K)V e r t i c l d i s t a n c e f r o m s u r f a c e ( n m ) w i t h o u t a d h e i s i o n amp。 時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)果，其中 nA=n0= nB= 137 雙折射薄膜消偏振設(shè)計(jì) ?消偏振薄膜設(shè)計(jì)思路 ?消偏振薄膜設(shè)計(jì)實(shí)例 ?分束薄膜 ?截止濾光片 ?帶通濾光片 ?寬帶增透薄膜 …… 138 正晶體 光軸 eo nn ?n0 ng ki ko ke θ0 θo θe 在這種特殊情況下 ， 兩種偏振態(tài)光波分離 ， 且在界面均遵守 Snell定律 界面 1 界面 2 )/s ina r c s in ( 00 oo nn ?? ?)/s ina r c s in ( 00 ee nn ?? ?折射率 折射角度 onenp : s : 消偏振薄膜設(shè)計(jì)思路 139 如同各向同性薄膜，在消偏振分截止濾光片及帶通濾光片中經(jīng)常利用高低折射率交替膜堆 HL…H 基底 H折射率層 H折射率層 L折射率層 ),( pHsH nn),( pLsL nn140 )c os (2 pLLpLpL dn ???? ?正入射 斜入射 H層 sHn pHn sHsHn ?cossLsLn ?cospHpHn ?cos/pLpLn ?cos/sLn pLn)c o s (2 sHHsHsH dn ???? ?)c o s (2 pHHpHpH dn ???? ?HsHsH dn??? 2?HpHpH dn??? 2?LsLsL dn??? 2?LpLpL dn??? 2?L層 )c o s (2 sLLsLsL dn ???? ?141 對于兩種偏振態(tài)，高低折射率比值分別為： sLsLsHsHnn??c o sc o spHpLplpHnn??c osc oss偏振光 p偏振光 為了實(shí)現(xiàn)消偏振薄膜設(shè)計(jì)，必須滿足下列方程： ??pHpLplpHnn??c osc os ?sLsLsHsHnn ??co sco spH?cos pL?cos??sHpHsHnn ?cos sLpLsLnn ?cos?因此，折射率調(diào)整須滿足： pHsH nn ? pLsL nn ?142 405060708090100 p polarization s polarization Transmittance (%)Wavelength ? ( ? m)對于 p偏振光，膜系的結(jié)構(gòu)為 (HL)^15 H/ ?pHn?sHn?pLn?sLn45?消偏振分束薄膜 . Qi, . Hong, K. Yi, . Shao, . Fan, “Nonpolarizing beam splitter design”, Europhysics Letters, 2022, 67 (5): 859865 143 020406080100 p polarization s polarization Transmittance (%)Wavelength ? ( ? m)對于 s偏振光波，薄膜結(jié)構(gòu)為 ： (HL)^11 45?消偏振截止濾光片 ?pHn?sHn?pLn?sLn144 對于 p偏振光，膜系為： (HL)^10 H 2L (HL)^10 H L (HL)^10 H 2L (HL)^10 H / ?pHn?pLn?sHn?sLn45?消偏振寬帶通濾光片 145 p polarization s polarization Transmittance (%) Wavelength ? (um)對于 p偏振光 ， 膜系為： (HLHLHLH)^4 H ?pHn?pLn?sHn?sLn. Qi, . Hong, K. Yi, . Shao, . Fan, “Nonpolarizing and polarizing filter design”, Appl. Opt., 2022, 44(12): 23432348 146 波長分離膜（倍頻） 147 短波通濾光片的實(shí)例 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 51015202530354045505560657075808590NM% T 消半波孔的短波通薄膜的制備 148 抽運(yùn)光與輸出光的分離膜 700 800 900 1000 1100 1200 13000204060801000 .0 0 9 4 6T(%)w a v e l e n g th n mT =9 3 .6 5 %R =9 9 .9 5 4 %149 抽運(yùn)光與輸出光的分離膜 150 光學(xué)薄膜在激光系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?光學(xué)薄膜常用沉積技術(shù) ?電子束技術(shù)制備光學(xué)薄膜 ?離子束輔助技術(shù)沉積光學(xué)薄膜 ?離子束濺射技術(shù)沉積光學(xué)薄膜 151 電子束技術(shù) 鍍膜室內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖及薄膜中心 φ1800直徑的電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī) 152 離子束輔助技術(shù) ?優(yōu)點(diǎn) ?提高薄膜致密性 ?抑制薄膜內(nèi)大缺陷生成 ?合適工藝可以提高薄膜損傷閾值 153 離子束濺射技術(shù) ?濺射過程三個(gè)階段 ?離子源發(fā)射高能撞擊離子； ?被濺射的粒子（原子或分子）出射靶面； ?被濺射的粒子沉積在基片上成膜。1224)(4)(????chshdcRchshdcRpppsss135 設(shè)計(jì)實(shí)例 400 500 600 70005101520253035404550556065707580859095100d 1 =40 n md 1 =60 n mRsRpRpRsReflectance/%w a v e l e n g t h / n mRpRsd 1 =90 n m d1取不同厚度值時(shí)的 p, s兩種偏振光的反射率曲線 (n0=、 n1=，入射角度為 45176。12239。122)(4)()(4)(??????shdcchshdcRshdcchshdcRpppppsssss發(fā)生 FTIR時(shí)， ???????????39。12239。1239。 入射）： 134 利用受抑全反射原理設(shè)計(jì) 大角度下消偏振 0? 11 , dn0n0nR T棱鏡中單層膜的反射 ???????????????39。 度時(shí)的光譜曲線 棱鏡型偏振分光設(shè)計(jì) 125 空氣中入射角度為 13176。共振腔層的存在可以誘導(dǎo)光波進(jìn)入膜層內(nèi)部，通過共振腔的數(shù)目及其在膜系中的位置可以改變共振波長，因此可以調(diào)節(jié)不同級次延遲色散的大小和正負(fù)。 83 啁啾鏡類型 84 啁啾鏡的特點(diǎn) ?一般啁啾鏡缺點(diǎn)：相位調(diào)制產(chǎn)生波紋、在腔內(nèi)形成較強(qiáng)的駐波場 ?雙啁啾鏡優(yōu)點(diǎn)：在啁啾波區(qū)腔外側(cè)的反射率為零，以此來消除共振效應(yīng)和位相色散波紋本身的駐波場。v1ddk)(k ????二階系數(shù) 定義為群速度色散 通常情況下，利用下式表示對位相的整體關(guān)注： )(kz)( ??? ?????????????????????????????????? 3033202200 )(dd61)(dd21)(dd)()(000??? ???? ????????????GD GDD TOD 74 群速度的色散 高斯極限脈沖 通過色散介質(zhì)的脈沖 當(dāng)高斯極限脈沖通過色散介質(zhì)，會發(fā)生頻率啁啾，脈沖展寬。 ） 全介質(zhì)層相位延遲膜設(shè)計(jì)與制備 55 雙波段相位延遲膜設(shè)計(jì)的光譜特性和相移特性曲線 ?在 85％左右的反射率，相對于相移在設(shè)計(jì)光譜范圍內(nèi)的振蕩增大。 , 270176。 的反射鏡的表面 3次反射，反射光偏振態(tài)的變化而獲得相位延遲?；男D(zhuǎn)速度分別為 : (a) (b) (c) (a) (b) (c) 50 位相延遲膜 ?定義及應(yīng)用背景 ?分類 ?設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果