光學(xué)薄膜在激光系統(tǒng)中的應(yīng)用及性能要求-wenkub.com
2025-06-15 19:50 本頁(yè)面
【正文】 文章還介紹了光學(xué)薄膜在激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡成像和測(cè)距過(guò)程中關(guān)鍵的作用，以及在固體激光器中的應(yīng)用，膜層的光學(xué)特性和物理特性都直接影響望遠(yuǎn)鏡的成像性能及測(cè)距精度。 薄膜在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中扮演著重要的角色，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，薄膜在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)既可制備單質(zhì)薄膜，又可制備化合物薄膜。 離子束濺射是物理濺射沉積技術(shù)一種，不僅可以獲得高純度和高致密性的薄膜，而且可以獲得低散射性的薄膜[9]。為滿足所需薄膜不同的材料、不同的性能要求，要在以上沉積方法中選擇最合適的，不僅要考慮制備出的薄膜的性能，還要考慮到成本和產(chǎn)品工藝的穩(wěn)定性。最后熱量的積累使薄膜材料局部區(qū)域膨脹，導(dǎo)致力場(chǎng)發(fā)生變化，當(dāng)其超過(guò)材料破裂的臨界強(qiáng)度時(shí)，薄膜就會(huì)發(fā)生損傷。這些缺陷有的是材料中引入的，有的是基體的加工、清洗、處理中引入的，有的是在抽真空時(shí)和氣體中引入的，有的是在蒸鍍過(guò)程中由于膜材料噴濺和分解、放電、輻射以及薄膜結(jié)構(gòu)變化而形成的。經(jīng)研究，因?yàn)樵诖植诘幕w表面上，各處存在較大吸附能差，在吸附能較高的吸附位置容易形成核，即優(yōu)先核生長(zhǎng)，所以得到的薄膜多孔洞且疏松。(2)薄膜厚度、基體特性對(duì)激光損傷的影響 通常上，激光對(duì)薄膜的損傷閾值會(huì)隨著薄膜的厚度而降低，被稱之為“厚度效應(yīng)”，而且隨著薄膜厚度的增加，缺陷的幾率會(huì)增大，缺陷較多，其所在處吸收激光也更加強(qiáng)烈，導(dǎo)致破壞閾值降低[7]。在薄膜的光學(xué)特性方面，選擇高低折射率差值越大的材料組合，設(shè)計(jì)和制備的光學(xué)薄膜的層數(shù)就越少。(5)激光模式 一般來(lái)說(shuō)，用多模激光照射光學(xué)薄膜時(shí)，薄膜材料的損傷閾值要比在單模激光的情況下低得多。薄膜上因工藝制作而有不可避免的微觀缺陷，缺陷吸收激光照射能量效率更高，于是在材料內(nèi)部形成局部高溫，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，材料缺陷處就會(huì)熱爆炸、電子崩電離等過(guò)程，從而使缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大。而多脈沖激光對(duì)光學(xué)薄膜的損傷規(guī)律也和單脈沖有所不同。所以激光脈寬是影響薄膜損傷閾值的重要參數(shù)，因?yàn)槊}寬越短，激光功率就越高，激光對(duì)材料的損傷越大，薄膜損傷閾值也就越低。當(dāng)改變?nèi)肷浼す馐墓獍叱叽鐣r(shí)，激光輻射到薄膜雜質(zhì)部分的幾率將改變，從而改變了激光損傷閾值。例如對(duì)于脈寬為 15ns 的激光脈沖，當(dāng)波長(zhǎng)從 1064nm 倍頻至 532nm 時(shí)，除MgO 薄膜外，所有的薄膜的損傷閾值均有所降低。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，我們分別從激光的波長(zhǎng)，光斑尺寸，激光脈寬，多脈沖激光，以及激光模式對(duì)光學(xué)薄膜的激光損傷閾值進(jìn)行分析。 關(guān)于激光對(duì)薄膜損傷的研究最重要的就是要找到造成薄膜損傷的原因和機(jī)理，在強(qiáng)相干輻射作用下，薄膜會(huì)產(chǎn)生的一些無(wú)法用經(jīng)典薄膜光學(xué)理論進(jìn)行解釋的現(xiàn)象。光學(xué)薄膜的種類有增透膜，反射膜，干涉濾波片，其中增透膜在光學(xué)系統(tǒng)的最外面，在激光系統(tǒng)中易受損傷。 干涉截止濾光膜[5]的主要作用是既讓可見(jiàn)光反射，又讓激光透射，使一起進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的可見(jiàn)光和激光分離，便于人眼直接觀察到可見(jiàn)光，激光進(jìn)入光電接收系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)以計(jì)算距離值。 在激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡中，紅外點(diǎn)增透膜的作用是增強(qiáng)紅外激光的透過(guò)率，減少激光能量的損失，從而使光電接收器的計(jì)數(shù)更為準(zhǔn)確。 激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)示意 激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)接收光線示意圖[4]如圖 1 .1所示。光學(xué)薄膜在激光系統(tǒng)激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡的成像和測(cè)距過(guò)程中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析光學(xué)薄膜的膜層的光學(xué)
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