【正文】 181 結(jié)瘤缺陷一個重要的作用就是改變激光在結(jié)瘤區(qū)內(nèi)及其周圍的場分布 ，在薄膜吸收不變的條件下，激光場的局部加強(qiáng)導(dǎo)致局部吸收增加，局部吸收增加導(dǎo)致局部溫度上升，劇烈的溫度梯度又導(dǎo)致薄膜內(nèi)應(yīng)力的增加，這種應(yīng)力與薄膜幾何畸變引起的附加應(yīng)力是形成薄膜破壞的重要因素。 光學(xué)薄膜的缺陷破壞 179 光學(xué)薄膜的缺陷破壞 180 結(jié)瘤缺陷在薄膜破壞中的作用 結(jié)瘤缺陷是由于基體表面或薄膜內(nèi)部存在某種種子源 。 178 雜質(zhì)缺陷的急劇加熱可能發(fā)展成熱爆炸過程，這個過程從缺陷內(nèi)部發(fā)生，在缺陷迅速升溫到數(shù)千度的高溫時， 雜質(zhì)材料急劇氣化并形成很大的內(nèi)壓強(qiáng)，這種爆炸力向薄膜的外層發(fā)展，首先使膜層隆起繼而把膜層沖掉形成破坑 ，并在破坑的周邊形成波浪式力學(xué)波。 鑒于缺陷的組分形狀千變?nèi)f化，所以處理起來相當(dāng)困難，對于雜質(zhì)缺陷一般理解為 吸收缺陷 ，為了便于處理把吸收缺陷當(dāng)作小球處理 。 i n te rf a c e a b s o rpti o n l a y e r 0 500 1000 1500 2022020040060080010001200 w i t h a d h e i s i o n amp。 167 光學(xué)薄膜的本征吸收 )/e x p ( 220 arII ??)44e xp ()4(),( 222220aDrDxaDDcaJtzrTtttt ????? ?? ?設(shè)激光強(qiáng)度是高斯分布，則 a為高斯半徑，時間為瞬間作用時，薄膜溫升： I0和 J0分別是 x=0, r=0時的功率密度和能量密度， Dt為熱擴(kuò)散長度， α為吸收系數(shù)。 154 ?光通信薄膜類型 ?有各類減反射膜、波帶分離膜、增益平坦濾光片 (GFF)、波分復(fù)用濾光片 (WDMF)和交叉波分離器 (interleaver)等等 光學(xué)薄膜在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 155 156 ?光通訊對薄膜濾光片的要求 ?極端穩(wěn)定的中心波長 ?窄的帶寬：目前 200G、 100G濾光片已是通用商品，50G濾光片（半寬小于 177。 時設(shè)計結(jié)果，其中 nA=n0= nB= 400 450 500 550 600 650 700020406080100Reflectance/%w av el en g t h/nmRpRs入射角度為 62176。 ) 400 500 600 70005101520253035404550556065707580859095100d 1 =40 n md 1 =70 n mRSRSRpRpReflectance/%w a v e l e n g t h / n mRpRSd 1 =12 0 n md1取不同厚度值時的 p, s兩種偏振光的反射率曲線 (n0=、 n1=，入射角度為 45176。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。 AG+匹配介質(zhì) 反射率和波長關(guān)系曲線 (ZnS Ag ZnS) 133 一般為了進(jìn)一步減少偏振效應(yīng)，需要插入中間折射率材料，比如選用 MgO, MgF2材料，然后采用 Needle方法進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化，一個 12層膜系設(shè)計結(jié)果如下（ 45176。 時的光譜曲線 實(shí)物圖片 及光路傳輸 棱鏡型偏振分光設(shè)計 126 ???????????? ?LLHHLLHHs nnnng????? c osc osc osc oss i n2 1???????????? ?LLHHLLHHp nnnng????? c os/c os/c os/c os/s i n2 1工作波區(qū)為： ps gg ???平板偏振膜 127 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 5101520253035404550556065707580859095NM% T 1 0 6 4 . 0 , 9 9 . 1 3 91 0 6 4 . 0 , 0 . 1 4 0 7 3 平板偏振膜實(shí)例 128 雙折射薄膜實(shí)現(xiàn)起偏 0 .9 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3020406080100 p pola riz ation s pola riz ation Transmittance (%)? ( ? m)p偏振分量膜系結(jié)構(gòu)為 (2H2L)^11 2H 2L H/ ?? pHo nn?? sHe nn?? pLo nn?? sLe nn129 薄膜消偏振設(shè)計 ?利用入射介質(zhì)、膜層和基片組合設(shè)計 ?利用吸收膜系實(shí)現(xiàn)消偏振分光鏡設(shè)計 ?利用受抑全反射原理設(shè)計大角度下消偏振設(shè)計 ?利用薄膜雙折射特性實(shí)現(xiàn)消偏振設(shè)計 ?利用計算機(jī)優(yōu)化程序進(jìn)行設(shè)計 130 利用入射介質(zhì)、膜層和基片組合 222002/ c os 1 1si nc os c os ( 1 )psnnnnn? ??? ? ?? ? ? ? ? ?定義偏振分離量 為： 對于 (H/2LH/2)組合，在 20?? ?若低折射率的值是高折射率值的三次方時，該膜層組 合在該波長處無偏振分離 處 /p H H LsEE n n nE? ? ? ? ? ?131 吸收膜系實(shí)現(xiàn)消偏振分光鏡設(shè)計 光波在介質(zhì)中的傳播是橫波，但光波在金屬中就不再是純橫波 ，它還有一部分是縱波，因此偏振效應(yīng)比較小， 并且金屬膜的中性好，所以采用介質(zhì) 金屬 介質(zhì)消偏振膜系比全介質(zhì)消偏振薄膜具有更優(yōu)良的特性。 時的光譜曲線 空氣中入射角度為 13176。 88 非周期膜系設(shè)計及雙啁啾 89 啁啾鏡制備 50 25 0 25 50 75 100600 800 10000 . 00 . 20 . 40 . 60 . 81 . 0intensity/arts intensity/st i m e d el ay / fsw a v e le n g th /n m(b ) 88nm?飛秒脈沖鎖模實(shí)驗得到的 15fs脈沖 90 薄膜的應(yīng)力及應(yīng)力控制 ?薄膜應(yīng)力 ?熱應(yīng)力 ?內(nèi)應(yīng)力 ?多層膜應(yīng)力模型 ?薄膜的面形控制 ?工藝參數(shù)對薄膜應(yīng)力影響 ?調(diào)整工藝參數(shù)控制薄膜應(yīng)力 91 薄膜應(yīng)力 ?熱應(yīng)力 ?若薄膜與基片間的熱膨脹系數(shù)不同或溫度在基片中不均勻分布，基片將產(chǎn)生附加變形，這種與溫度相關(guān)的變形驅(qū)動力即為熱應(yīng)力 ?內(nèi)應(yīng)力 ?薄膜應(yīng)力起源于薄膜生長過程中的某種結(jié)構(gòu)不完整性 (如雜質(zhì)、空位、晶粒邊界、位錯和層錯等 )、表面能態(tài)的存在以及薄膜與基片界面間的晶格錯配 92 薄膜應(yīng)力與基底彎曲 (a) 基片 處于拉伸狀態(tài)下的薄膜 (tf) ff tF ??自由狀態(tài)下的薄膜 (b) M=Fts/2 93 多層膜應(yīng)力模型 ?模型假設(shè) ?多層膜中的膜層在平行于基底的平面上為各向同性 ?膜層之間的界面互不相濕 94 多層膜應(yīng)力模型 )2( ??? ??? tEbtF ft厚度為 t的膜層沉積在基底上時，由于力及瞬時力矩的平衡作用，所產(chǎn)生的沉積應(yīng)力可表示為： 其中， b為圓形基片的直徑， Ef為膜層的雙軸模量， δ 為薄膜基底復(fù)合體的中性軸位置， F為膜層沉積所引起的基底與膜層之間的大小相等方向相反的力 熱應(yīng)力為 A、 B兩種材料與基底之間熱應(yīng)力的和，表示為： ))]()(1())(1[()( 01 TTvEvE sBBBsAAAt h Bt h Ath ????????? ???????其中 EA、 EB， νA、 νB， αA、 αB分別為材料 A和材料 B的彈性模量、泊松比及熱膨脹系數(shù) 95 多層膜應(yīng)力模型 ?模型計算結(jié)果與實(shí)驗曲線的擬合情況 96 工藝參數(shù)對薄膜應(yīng)力影響 零應(yīng)力點(diǎn) 沉積溫度對 ZrO2薄膜應(yīng)力影響 沉積溫度對 SiO2薄膜應(yīng)力影響 97 薄膜應(yīng)力控制 ?沉積參數(shù)調(diào)整 ?沉積溫度 ?沉積速率 ?氧分壓等 ?薄膜后處理技術(shù) ?背面鍍膜 ?退火 ?離子刻蝕 98 ?光學(xué)薄膜概況 ?光學(xué)薄膜一般性質(zhì) ?光學(xué)薄膜在一些光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?激光對光學(xué)薄膜的破壞 主要內(nèi)容 99 光學(xué)薄膜在一些光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?光學(xué)薄膜在激光系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?光學(xué)薄膜在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?光學(xué)薄膜在顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?極紫外和軟 X射線薄膜 100 光學(xué)薄膜在激光系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?激光系統(tǒng)中對薄膜的要求 ?光性、閾值、面形 ?幾種主要光學(xué)薄膜 ?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 101 反射膜 ?常規(guī)反射膜 ?介質(zhì)反射膜 ?金屬反射膜 ?金屬＋介質(zhì)反射膜 ?反射膜進(jìn)展 ?超快系統(tǒng)中反射膜 102 電介質(zhì)反射膜 ?標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) ?奇數(shù) ?偶數(shù) ?反射率 ?奇數(shù) ?偶數(shù) ?帶寬 ? ? GHHL m /? ? GHL m /? ?? ?2212111??????????????????????????????????????? ??sHmLHsHmLHnnnnnnnnR211???????????????????????????smLHsmLHnnnnnnR?????????????? ?LHLHEEE nnnng 10 s i n2????103 金屬及金屬＋介質(zhì)反射膜 ? ?? ? 222211knknR?????金屬反射膜的反射率： 利用低折射率材料，先把金屬光學(xué)常數(shù)中的虛部轉(zhuǎn)化為 0，然后再鍍介質(zhì)反射膜后的反射率為： ? ?? ? 222222knnnnknnnRmHmLmHmHmH????臨近金屬層的低折射率層的厚度為： ? ?LLL dn 04 ???? ?? 222 2LLoLnknkntg????104 反射膜反射率進(jìn)展 105 超快系統(tǒng)中反射膜 脈沖寬帶對反射膜性能的影響 106 增透膜 ?常規(guī)增透膜理論 ?矢量合成方法 ?單波長增透 ?寬帶增透 ?超寬帶增透 107 矢量作圖法 此方法設(shè)計減反薄膜時比較直觀，其前提條件為： ? 膜層中無吸收層 ? 薄膜特性可以近似的由界面處單次反射來決定。 85 啁啾鏡設(shè)計方法 ?傅立葉變換法 ?光學(xué)諧振方法 ?非周期膜系設(shè)計方法 86 傅立葉變換法 d ( ) 1 d l n ( )d ( ) d2 ( ) 2 dn x n xr x xn x x??對于折射率按一定規(guī)律分布的薄膜，在薄膜厚度處微分反射系數(shù)： 薄膜的反射系數(shù)： () 1 d l n ( ) d2di k i k xffnxr R e e xx??? ?傅立葉變換形式 反傅立葉變換： 12 [ ( ) ( ) ]0( ) ( )l n d