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节瘤缺陷对薄膜热力损伤的有限元分析

光电工程 2005年第4期32卷 16-18,23页

作者：凌秀兰黄伟张云洞中国科学院光电技术研究所

在多层介质薄膜中,节瘤缺陷是影响薄膜激光损伤的关键因素。为了理解节瘤缺陷对薄膜激光损伤的影响,以热传导理论为依据,通过有限元方法模拟了多层介质薄膜中的节瘤缺陷在激光辐照下的热力响应,分析了节瘤缺陷的大小和深度对热力响应的... 详细信息

在多层介质薄膜中,节瘤缺陷是影响薄膜激光损伤的关键因素。为了理解节瘤缺陷对薄膜激光损伤的影响,以热传导理论为依据,通过有限元方法模拟了多层介质薄膜中的节瘤缺陷在激光辐照下的热力响应,分析了节瘤缺陷的大小和深度对热力响应的灵敏度。发现大而浅的节瘤缺陷有较高的热力响应灵敏度,因此,消除直径较大的膜层表面附近的缺陷有助于提高薄膜抗激光损伤的能力。

关键词：多层介质薄膜激光损伤热应力有限元分析节瘤缺陷

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节瘤缺陷平坦化提高高反射膜的激光损伤阈值

强激光与粒子束 2018年第9期30卷 10-16页

作者：谢凌云何涛张锦龙焦宏飞马彬王占山程鑫彬同济大学先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092

探究了节瘤缺陷平坦化技术中平坦化层(刻蚀层)厚度和种子源尺寸之间的刻蚀规律,同时解释了平坦化技术提高节瘤缺陷的损伤阈值的机制。在双离子束溅射系统中,使用SiO2微球模拟真实的种子源置于基板上,镀制1064nm HfO2/SiO2高反膜,制备人... 详细信息

探究了节瘤缺陷平坦化技术中平坦化层(刻蚀层)厚度和种子源尺寸之间的刻蚀规律,同时解释了平坦化技术提高节瘤缺陷的损伤阈值的机制。在双离子束溅射系统中,使用SiO2微球模拟真实的种子源置于基板上,镀制1064nm HfO2/SiO2高反膜,制备人工节瘤缺陷。对类似于实际种子源的SiO2微球一系列不同刻蚀程度的实验得出了节瘤缺陷平坦化技术的刻蚀规律:只要平坦化层(刻蚀层)的厚度稍大于节瘤缺陷的种子源粒径,就可以将种子源完全平坦化。使用时域有限差分法(FDTD)模拟不同平坦化程度的节瘤缺陷内电场增强的结果与节瘤缺陷的损伤形貌进行对比实验,将损伤形貌和损伤阈值与电场强度分布之间建立联系,表明平坦化技术可以改变节瘤缺陷原有的几何结构,有效抑制节瘤缺陷的电场增强效应。最后,通过对未经平坦化和经过平坦化处理后的节瘤缺陷进行损伤阈值测试,对比结果直接验证了节瘤缺陷平坦化技术可以实现对节瘤缺陷的调控,大幅度提高了节瘤缺陷的损伤阈值。

关键词：节瘤缺陷平坦化电场增强损伤阈值

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光学薄膜中节瘤缺陷研究进展

强激光与粒子束 2011年第6期23卷 1421-1429页

作者：单永光刘晓凤贺洪波范正修中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800 中国科学院研究生院北京100049

结合本实验室及国内外同行的工作进展,概括性地介绍了光学薄膜中节瘤缺陷的生长特性、结构特征和损伤特性,以及激光预处理和破坏修复技术的研究进展。节瘤种子的尺寸、形状和表面特性决定了节瘤缺陷的尺寸、边界结构的连续性和表面形貌... 详细信息

结合本实验室及国内外同行的工作进展,概括性地介绍了光学薄膜中节瘤缺陷的生长特性、结构特征和损伤特性,以及激光预处理和破坏修复技术的研究进展。节瘤种子的尺寸、形状和表面特性决定了节瘤缺陷的尺寸、边界结构的连续性和表面形貌特征。节瘤种子的来源主要有基底加工和清洗过程的残留物,镀膜过程中真空室的污染和蒸发材料的喷溅,并给出了相应的抑制方法。节瘤的电场增强效应是导致节瘤缺陷易损伤的另一个重要原因。节瘤缺陷的激光预处理和破坏坑的修复技术可以提高光学薄膜的抗激光损伤能力。

关键词：节瘤缺陷节瘤喷射激光破坏激光损伤阈值破坑修复

45°高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应及损伤特性

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强激光与粒子束 2020年第7期32卷 30-36页

作者：潘顺民卫耀伟安晨辉罗振飞王健中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

研究设计和制备了中心波长为1064 nm的45°多层膜反射镜,通过数值仿真结合实验,对薄膜中节瘤缺陷引起的电场增强效应及其对薄膜抗激光损伤性能的影响进行了研究。结果表明:当1064 nm激光从右至左45°斜入射时,电场增强效应主要出现在节... 详细信息

研究设计和制备了中心波长为1064 nm的45°多层膜反射镜,通过数值仿真结合实验,对薄膜中节瘤缺陷引起的电场增强效应及其对薄膜抗激光损伤性能的影响进行了研究。结果表明:当1064 nm激光从右至左45°斜入射时,电场增强效应主要出现在节瘤缺陷的表层及其左侧轮廓中部,电场增强效应随节瘤缺陷尺寸增大而增强。实验上,在清洁的基板表面喷布单分散SiO2微球作为人工节瘤种子,采用电子束蒸发制备法完成多层全反膜的制备,采用R-on-1方式对薄膜样品进行激光损伤测试。结果表明,薄膜的损伤阈值随着节瘤缺陷尺寸增加而减小。通过综合分析电场增强效应、薄膜损伤测试结果及损伤形貌特征得出,薄膜损伤阈值降低是由于节瘤缺陷和薄膜中微缺陷共同作用的结果。

关键词：激光薄膜节瘤缺陷时域有限差分损伤阈值电场增强

HfO2/SiO2高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应与损伤特性研究

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HfO2/SiO2高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应与损伤特性研究

作者：潘顺民中国工程物理研究院

学位级别：硕士

本文研究了节瘤缺陷的电场增强效应,探究了不同条件下节瘤缺陷的电场增强规律。并基于电子束蒸发薄膜制备技术,采用人工种植节瘤缺陷的方式研究了节瘤缺陷对HfO2/SiO2高反膜激光损伤的影响。首先,我们采用时域有限差分法对节瘤缺陷的电... 详细信息

本文研究了节瘤缺陷的电场增强效应,探究了不同条件下节瘤缺陷的电场增强规律。并基于电子束蒸发薄膜制备技术,采用人工种植节瘤缺陷的方式研究了节瘤缺陷对HfO2/SiO2高反膜激光损伤的影响。首先,我们采用时域有限差分法对节瘤缺陷的电场增强效应进行了模拟,根据电子束蒸发节瘤缺陷几何模型,对不同条件下,节瘤缺陷的电场增强效应展开了较为全面的仿真。仿真结果同文献相比存在一些相似和不同的结论,具体如下:节瘤缺陷的电场增强效应随种子尺寸的增大而增大,在种子尺寸达1500nm时,电场增强效应增长趋势趋于平缓;与基片表面上的节瘤缺陷相比,膜层中的节瘤缺陷往往具有更大的电场增强效应,在膜层中部位置达到最大,为基片表面的2倍;当种子为HfO2和SiO2时,在种子尺寸为2000 nm时HfO2具有更大的电场增强效应,约为SiO2的2倍;对比不同波长的节瘤缺陷电场增强效应,可以看到波长越短节瘤缺陷电场增强效应越大;激光斜入射时,电场增强效应出现在节瘤缺陷侧面的轮廓处,入射角越大,其位置越靠近节瘤缺陷上侧;除此之外,我们还对节瘤缺陷喷溅坑、不同膜层周期数及双SiO2种子微球生成的节瘤缺陷进行了仿真。其次,采用亚微米、微米尺寸(300 nm～2000 nm)的SiO2微球种子人为地制造了节瘤缺陷,通过R-on-1损伤测试方法进行了相应的节瘤缺陷损伤实验。结果表明,在基频1064 nm@10 ns激光作用下,薄膜中节瘤缺陷的密度越大,薄膜的损伤阈值愈低;节瘤缺陷尺寸越大薄膜损伤阈值呈一定的降低趋势;位于基片表面的节瘤缺陷比位于膜层中部的节瘤缺陷更易引起薄膜损伤;激光45°斜入射高反膜时,损伤阈值随节瘤缺陷尺寸增大而降低,通过对损伤形貌观测发现节瘤缺陷出现损伤的位置与对应的电场增强区位置一致;三倍频(355 nm@8 ns)高反膜损伤实验表明,其损伤形貌表现为吸收性薄膜损伤,但节瘤缺陷对三倍频高反膜的损伤也存在一定的影响。对比节瘤缺陷的电场增强效应与其损伤特性可以看到,两者之间存在一定偏差,节瘤缺陷引起薄膜损伤的规律和电场增强效应不完全一致,但从节瘤缺陷的损伤形貌可以看出电场增强效应是引起薄膜损伤的重要原因。本研究聚焦于对薄膜具有较大危害的节瘤缺陷,研究了其电场增强效应及损伤特性,为后续对节瘤缺陷的控制提供了一定帮助,为研制高阈值的薄膜元件提供有力的支撑。

关键词：激光节瘤缺陷电场增强效应时域有限差分薄膜损伤

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偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤研

偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤研

近场显微成像法识别高功率激光镜片薄膜内部缺陷

上海市激光学会2015年学术年会

作者：谢凌云阿卜杜萨拉木·图尼亚孜程鑫彬王占山先进微结构材料教育部重点实验室同济大学精密光学工程技术研究所同济大学物理科学与工程学院

研究1064nm HfO/SiO偏振分光膜中节瘤缺陷的激光损伤,设计长波通偏振分光膜,对偏振片中的人工节瘤缺陷的损伤阈值进行测试,并用FTDT模拟偏振分光膜中节瘤缺陷的电场增强,验证了电场增强对偏振片中节瘤缺陷的激光损伤产生重要影响。

关键词：偏振分光膜节瘤缺陷电场增强

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国激光 2017年第1期44卷 192-197页

作者：白忠臣黄兆岭郝礼才陆安江秦水介贵州大学贵州省光电子技术及应用重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学大数据与信息工程学院贵州贵阳550025

采用近场显微成像法测量了高功率激光镜片薄膜表面裂纹和内部节瘤缺陷,并分析了它们的形成机制。100nm孔径的圆锥形针尖辐射的倏逝波与薄膜中预埋的缺陷相互作用,将倏逝波转化为辐射波后,由物镜收集并在远场逐点成像,同步地获得薄膜表... 详细信息

采用近场显微成像法测量了高功率激光镜片薄膜表面裂纹和内部节瘤缺陷,并分析了它们的形成机制。100nm孔径的圆锥形针尖辐射的倏逝波与薄膜中预埋的缺陷相互作用,将倏逝波转化为辐射波后,由物镜收集并在远场逐点成像,同步地获得薄膜表面的原子力显微镜(AFM)图像和扫描近场光学显微镜(SNOM)图像,以便直观地识别缺陷产生的物理机制。结果表明:在倏逝波的有效作用区域内,薄膜表面裂纹与内部节瘤可以同时精确地被识别。通过对比SNOM与AFM结果,发现基底表面裂纹在镀膜过程中积累了残余应力,这导致薄膜的表面呈层状断裂,其单条最小裂纹横向剖面尺寸为165nm,超过了传统远场检测的实验检测精度;此外,SNOM图中的亮斑表明,薄膜的内部有高于基底折射率的节瘤存在。

关键词：近场光学孔径针尖高功率光薄膜节瘤缺陷薄膜表面裂纹

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偏振分光膜中节瘤的激光损伤特性

红外与激光工程 2015年第8期44卷 2461-2466页

作者：阿卜杜萨拉木.图尼亚孜程鑫彬鲍刚华焦宏飞王占山同济大学先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092

研究了1 064 nm Hf O2/Si O2偏振分光膜中节瘤的损伤特性。为了研究偏振分光膜中节瘤缺陷种子源粒径大小与损伤阈值之间的关系,在熔石英基板上植入了尺寸和密度可控的单分散性的Si O2小球,并采用电子束蒸发技术在熔石英基板上制备了1 06... 详细信息

研究了1 064 nm Hf O2/Si O2偏振分光膜中节瘤的损伤特性。为了研究偏振分光膜中节瘤缺陷种子源粒径大小与损伤阈值之间的关系,在熔石英基板上植入了尺寸和密度可控的单分散性的Si O2小球,并采用电子束蒸发技术在熔石英基板上制备了1 064 nm Hf O2/Si O2偏振分光膜。为了便于损伤测试,节瘤缺陷密度控制在20～40 mm2左右,并采取旋涂的措施防止了Si O2小球团聚的现象。为了获得人工节瘤损伤能量的统计值,用脉宽为10 ns的1 064 nm脉冲激光进行了光栅扫描式损伤测试。实验结果表明在偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤阈值随着种子源粒径的增大而单调下降。

关键词：激光损伤偏振分光膜节瘤缺陷人工节瘤

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超低损耗激光薄膜的散射与机械损耗

光学精密工程 2022年第21期30卷 2655-2677页

作者：张锦龙王富美方圣欢焦宏飞程鑫彬王占山同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所先进微结构材料教育部重点实验室上海市数字光学前沿科学研究基地上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台上海200092

超低损耗激光薄膜在引力波探测、光原子钟、光腔衰荡光谱等精密测量领域具有重要应用。激光谐振腔的腔长稳定性和总光学损耗决定了测量系统的灵敏度和信噪比。在薄膜材料、制备工艺和检测技术的发展下,薄膜光学损耗控制和热噪声研究方... 详细信息

超低损耗激光薄膜在引力波探测、光原子钟、光腔衰荡光谱等精密测量领域具有重要应用。激光谐振腔的腔长稳定性和总光学损耗决定了测量系统的灵敏度和信噪比。在薄膜材料、制备工艺和检测技术的发展下,薄膜光学损耗控制和热噪声研究方面取得了显著的进展。在光学损耗方面,薄膜吸收已能控制在亚10-6量级,薄膜散射成为光学损耗的主要因素。本文重点从缺陷诱导散射和界面散射两方面梳理了薄膜散射控制的研究思路和成果,通过光学因子设计和界面功率谱密度调控降低薄膜界面散射,建立了节瘤缺陷诱导散射的理论分析模型,阐明其物理机制,提出了缺陷诱导散射的控制技术。在热噪声研究方面,主要介绍薄膜机械损耗的物理机制,通过薄膜材料体系优化降低反射薄膜的机械损耗,持续改进薄膜机械损耗的表征方法。

关键词：激光薄膜界面散射节瘤缺陷机械损耗