一、光学薄膜激光损伤的波长效应(论文文献综述)
张昭琳[1](2021)在《损伤表面三维微观形貌的仿真与重构》文中提出在高能激光应用领域,光学元件的抗激光损伤阈值大小及损伤识别已引起高度关注,研究者致力于通过对激光作用光学薄膜元件后造成的损伤过程,以及损伤图像特征的分析与研究,借助光学薄膜损伤表面三维微观形貌的重构,以便揭示其损伤机理,为薄膜制备及损伤识别提供技术支撑。本文基于白光干涉显微原理,对损伤表面的干涉显微三维点云数据进行采样,结合激光作用下薄膜元件实际损伤形貌的特征,运用Delaunay三角剖分法构建了损伤表面的三角网格模型,通过可视化仿真,实现了损伤表面三维微观形貌重构与再现,探究了薄膜损伤原因及机理。主要研究工作如下:为准确地获取损伤表面的数字化三维形貌信息,结合光学薄膜激光损伤的随机性,在对比分析了多种微表面三维形貌点云数据获取方法的原理及优缺点的基础上,选择白光干涉显微检测技术获取损伤表面点云数据。以脉冲激光作用下的单层二氧化铪(HfO2)、二氧化硅(SiO2)和二氧化钛(TiO2)光学薄膜为研究对象,采用电子束热蒸发法在K9玻璃基底上完成测试样片制备,并对镀膜前后基底面形的变化及成膜致密度进行了测试。测试结果表明:制备的HfO2和TiO2薄膜呈张应力,SiO2薄膜呈压应力;SiO2薄膜的成膜致密度最高,HfO2薄膜次之,TiO2薄膜成膜较疏松。基于Delaunay三角剖分算法,采用逐点插入式的构网方式建立了损伤表面的三角网格模型;在Visual Studio 2010开发环境下,利用配置的可视化工具包,编写了 C++程序代码,实现了损伤表面的重构与再现。建模前,对获取的原始点云数据进行预处理,保留有效数据,滤除无效数据,以降低点云数据量,消除噪声对计算程序和模型质量的影响。重构结果表明,再现的单层HfO2、SiO2和TiO2薄膜的损伤形貌均为坑状凹陷,整体表现为热破坏和热致应力破坏。损伤形貌的复杂程度各异,损伤区域边缘陡度变化大,内部有鼓包、裂缝和深坑等。为更好地探究薄膜损伤形貌特征及动态损伤过程,在对重构后的不同薄膜损伤形貌分析发现,再现的HfO2和TiO2薄膜的损伤区域为单一的损伤斑,SiO2薄膜的损伤区域则呈现多个损伤斑。相同脉冲激光累积效应下,HfO2薄膜损伤区域的纵向高度总是最大,损伤形貌最为复杂多变;SiO2薄膜次之,损伤形貌变化较平缓;TiO2薄膜损伤区域高度的峰谷值最小。为验证重构的准确性,文中将重构效果与测量精度为0.1nm的非接触式轮廓仪测试结果进行了比对,结果表明二者精度“相当”。论文对激光作用下光学薄膜元件的三维微观损伤形貌进行了建模、仿真与重构,探究了光学薄膜元件的动态损伤过程与机理。研究结果对分析损伤表面的形貌特征,调控高损伤阈值薄膜的制备工艺可提供技术支持。
邓小红,苏俊宏[2](2020)在《不同波长对介质薄膜损伤阈值的影响研究》文中研究指明激光诱导损伤阈值(Laser-Induced Damage Threshold,LIDT)是衡量薄膜光学元件抗激光作用能力的重要指标,其大小受脉冲激光各种输出参数、激光作用方式、薄膜材料及制备方式以及损伤识别方法等诸多因素的影响。以K9玻璃为基底,采用离子束辅助热蒸发沉积方法,分别制备了二氧化硅、二氧化铪和二氧化钛三种单层薄膜样片,实验在自主研制的多波长激光损伤阈值测试仪上进行,以1-on-1测量方式,分别用波长为1 064 nm和532 nm的脉冲激光对三种材料的损伤阈值进行了测试,分析了不同波长下的损伤阈值影响规律。对不同厚度的三种薄膜材料在不同脉冲激光波长作用下的损伤阈值及其变化规律进行了实验研究。测试结果表明:三种薄膜在固定膜厚或膜厚有变化时,其损伤阈值都随激光波长的减小而降低,测试结论与理论预期相吻合。不同波长对介质薄膜损伤的影响规律,对薄膜制备及其损伤识别具有指导意义。
许彬[3](2020)在《储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究》文中研究表明高能/高功率激光光元件在不同应用环境中会受到不同程度的污染,主要包括有机分子污染和颗粒污染,这些污染将会导致光学元件性能稳定性退化并缩短寿命的缩短。高能/高功率激光光学元件表面普遍会镀有低吸收强光膜,以保证元件的性能。作为高能/高功率激光系统中薄弱的环节,低吸收强光膜很大程度上限制了激光系统的性能稳定性和使用寿命。本文通过分析不同应用环境下低吸收强光膜表面形成污染的机理,根据实际使用条件搭建应用环境模拟装置进行模拟试验,分别研究了真空环境污染和实验室环境污染对低吸收强光膜性能稳定性的影响。首先分析了强激光系统中威胁镀膜光学元件的各类污染物,包括污染物的种类、来源、传播方式和镀膜元件吸附污染物的过程。并介绍了污染物对镀膜元件性能的影响,详细介绍和对比了连续激光系统和脉冲激光系统中元件表面污染引起的元件损伤机理,揭示了连续激光系统中污染引起镀膜光学元件损伤的本质原因。为研究真空环境对光学薄膜的影响,我们将离子辅助沉积法制备的1064 nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5 Pa的不锈钢真空室,模拟真空环境下材料释气导致的光学元件表面污染。实验观测样品的吸收率和反射率随放置时间的变化,结合真空室质谱仪监测结果,对比溶剂擦拭前后样品吸收率、反射率变化和样品表面形貌的差异,尝试说明真空环境污染引起的1064 nm强光反射膜性能退化机制。研究表明样品表面的污染层厚度随时间的增加和操作过程中的人为因素是导致样品光学性能持续下降的主要原因。使用酒精乙醚混合溶液擦拭受污染的样品可使其光学性能完全恢复,说明污染物没有影响到样品的膜层结构和光学常数。为研究洁净实验室环境对光学薄膜的影响,我们将镀膜样品放置于洁净实验室中,让环境污染物自由落在样品表面对其造成污染,以此模拟大气环境导致的样品污染。首先利用粒子计数器确定洁净实验室的洁净度值,然后使用基于光腔衰荡技术的反射率二维扫描系统对样品反射率进行定期测量,以此来监测实验过程中样品反射率的变化。依据样品1064 nm反射率二维分布图的演变,研究镀膜元件在一定洁净度大气环境下遭受污染和光学性能退化的规律。研究表明在洁净度为M3级的洁净实验室中,镀膜光学元件的光学性能可以得到长时间的保持(本实验中样品表面反射率分布可保持72小时无明显变化),但是如果实验室内出现长时间的人员活动情况则会加剧镀膜样品表面的污染,并最终影响镀膜元件的光学性能。
潘顺民[4](2020)在《HfO2/SiO2高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应与损伤特性研究》文中进行了进一步梳理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。
曹乾坤[5](2019)在《激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真》文中研究表明光学薄膜作为高能激光系统中最重要的组成部分,同时也是最容易发生损伤的部分,激光作用下光学薄膜产生损伤的两个主要原因是薄膜内发生了热破坏或热致应力破坏。激光作用下,薄膜与基底以及薄膜膜层之间会产生温度变化导致薄膜热熔融、气化等损伤破坏;温度差异还会导致薄膜热形变,由此产生的热应力引起薄膜断裂、脱落等损伤破坏。深入研究光学薄膜的激光诱导损伤过程,分析薄膜损伤的原因及机理,结合理论分析结果和模拟仿真规律来指导镀膜实验、优化镀膜工艺,制备具有高激光损伤阈值(laser-induced damage threshold,LIDT)的薄膜,延长光学薄膜元件的使用寿命,满足高能激光系统的需求,提高激光系统的性能,这些研究工作将具有十分重要的意义。本文从材料吸收激光能量的热吸收效应出发,结合激光作用下光学薄膜内的热致应力损伤机理,建立了激光作用下单层膜和多层膜的诱导破坏模型。求解热传导方程、热弹性力学方程和平衡微分方程,得到了较为准确的温度场和热致应力场解析式。为了验证模型的正确性,用Matlab软件对单层膜和双层膜的温度场及热致应力场进行分析计算和模拟仿真,对结果和规律进行总结,得到以下结论:1)激光诱导作用下多层膜内温度场分布和热致应力场分布与单层膜薄膜内温度场分布和热致应力场分布基本类似:均随半径增大和厚度增加而逐渐减小。2)多层膜内温度和热致应力在膜层交界面处有跃变,例如对于MgF2/ZnS双层膜,激光输出能量为50mJ时,交界面温度分别为650℃和1335℃;径向热应力值分别为-509MPa和-444MPa,环向热应力值也分别为-509MPa和-444MPa,轴向热应力值分别为-1114MPa和-972MPa。MgF2薄膜压缩强度约为300MPa,ZnS单层膜的断裂强度100MPa左右,此时双层膜可能发生热致应力损伤。3)对于不同的薄膜材料,其损伤过程及类型不同:类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜内最高温度为696℃,远小于其熔点;但径向热应力3132MPa和轴向热应力6917MPa超过断裂强度200-400MPa。可知,薄膜可能发生热致应力损伤。4)单层膜容易发生损伤的位置位于薄膜表面和激光光束中心附近,对于多层膜,除了上述两个位置,膜层分界面处的温度跃变和热致应力跃变也是造成薄膜损伤的主要原因之一。5)镀膜时应尽量选用吸收系数小、热扩散系数大,热膨胀系数小且多层膜材料热膨胀系数相差不大的薄膜材料,以及加镀保护膜层以减少薄膜表面及光束中心的能量吸收,从而提高薄膜的LIDT。以上结论对制备高LIDT光学薄膜提供了理论依据。为丰富模型的适用性,编写程序设计了激光诱导模型仿真计算程序界面,实现了激光参数、薄膜材料和仿真结果的输入和选择,可通过相关参数的修改来实现更丰富的模型计算仿真,获得更多、更准确的规律来指导镀膜实验和提升光学薄膜器件的性能。
严荣荣[6](2019)在《激光参数对薄膜激光损伤阈值的影响研究》文中提出随着高功率和高能量激光系统在科研和工业中的应用越来越广泛,光学薄膜元件成为高功率和高能量激光系统中的关键环节,一旦发生损伤将会影响整个系统的工作性能。评判光学薄膜稳定性的重要参数之一是薄膜的抗激光损伤能力,通常薄膜的抗激光损伤能力由激光损伤阈值表示,为了更好地评判光学薄膜的抗激光损伤性能,需要准确测量薄膜损伤阈值,而激光参数是获得高准确度薄膜损伤阈值最直接的影响因素,因此开展激光参数对薄膜损伤阈值的影响研究十分有意义。本文基于理论分析和实验测试展开了激光参数对薄膜损伤阈值的影响研究。通过对激光参数与薄膜损伤阈值数值模型的建立和计算机模拟,理论分析了激光输出能量、聚焦光斑尺寸和2M因子对薄膜损伤阈值的影响。在对常用激光束形参数测量方法研究的基础上,提出了基于夏克-哈特曼波前检测的测量方法,详细阐述了其测量原理;设计并搭建了以夏克-哈特曼为主要探测装置的激光束形参数测量系统,测量激光光强分布,根据光强分布的二阶矩定义计算聚焦光斑尺寸和2M因子,对比实测值与标称值;根据重复性等精度测试原理,多次测量激光输出参数和薄膜样品的损伤阈值,分析激光输出能量、聚焦光斑尺寸和2M因子对薄膜损伤阈值的影响;由统计学原理,计算了薄膜损伤阈值的不确定度。实验结果表明:激光器输出参数稳定性较差,能量相对误差最大值为9.99%,聚焦光斑尺寸相对误差最大值为7.81%,2M因子测量平均值为7.7,已经远远偏离基模高斯光束理想值;激光输出能量误差、聚焦光斑尺寸误差与薄膜损伤阈值误差呈正比例关系,2M因子与薄膜损伤阈值呈反向相关关系,由能量误差和聚焦光斑尺寸误差引起的薄膜损伤阈值合成相对不确定度高达18.72%。通过实验验证,激光输出能量、聚焦光斑尺寸和光束质量的稳定性对薄膜损伤阈值的准确测量均有影响。因此,研究激光参数对薄膜损伤阈值的影响,为获得准确的薄膜损伤阈值测试结果提供方向。
薛鹏成[7](2019)在《激光元件小尺寸损伤的性能修复研究》文中认为激光元件在大功率激光系统中往往会受到强激光辐照而发生损伤,提升激光元件的负载能力,保证大功率激光系统正常运行具有重要的意义。对激光元件表面小尺寸损伤进行修复、抑制损伤增长和提高激光元件的抗激光损伤性能是两种提升激光元件使用寿命的主要方法。课题主要研究内容及结论如下:1.研究了强激光辐照熔石英元件时,热效应产生的驱动应力使损伤点附近的材料发生熔融流动实现愈合损伤点。应用熔石英内部的温度场分布公式,仿真分析高斯脉冲激光脉宽与光斑直径一定时,激光单次辐照修复熔石英的临界能量以及在临界能量范围内所能达到的熔融深度。2.以小尺寸损伤修复理论为基础,设计了熔石英表面小尺寸损伤的修复实验。针对横向尺寸小于25μm,纵向深度小于5μm的损伤点进行了激光辐照修复实验以及引入HF辅助的激光辐照修复实验。结果表明:引入HF辅助处理后,选用50mJ能量辐照损伤点修复效果最好,损伤点纵向深度从4.93μm降低到1.17μm;修复点的激光损伤阈值可恢复到未发生损伤的熔石英基底的88%以上,甚至超过未损伤的熔石英基底激光损伤阈值;同时修复前后熔石英的光透过率没有明显的变化。3.采用激光预处理、离子束后处理和HF化学处理三种技术对激光元件分别进行预处理,可提升激光元件的抗激光损伤性能。对HfO2薄膜进行激光预处理实验,其激光损伤阈值最高可以提升28.4%(@1064nm)和33.7%(@532nm),同时光透过率没有明显变化;对HfO2薄膜进行离子束后处理实验,其激光损伤阈值最高可以提升20.18%,同时光透过率没有明显变化;对熔石英基底进行HF化学处理实验。结果表明:熔石英基底的激光损伤阈值随着处理时间的进行先增大后减小,最高可以提升38%,同时透过率没有明显变化。
王飞[8](2019)在《激光脉冲对光学材料损伤的热特性研究》文中研究表明激光诱导光学材料损伤的研究一直是高功率激光装置中亟需解决的重要问题之一。高功率密度的激光脉冲对光学材料的抗激光损伤能力提出严格的要求,材料的损坏直接影响激光系统的安全稳定,制约其输出能力。因此,研究如何提高光学材料的损伤阈值,具有重要的实际意义。用于理论分析激光与物质作用机理的方法有解析法和数值计算法。解析法计算复杂,且只适用于极少数情况;有限元法相比于有限差分法,具有非常好的灵活性和非常强的处理复杂问题的能力。在此基础上,本论文应用基于有限元法的软件ANSYS,模拟计算激光脉冲诱导光学玻璃和光学薄膜损伤的场效应,考虑杂质缺陷对激光能量分布的调制作用,分析损伤产生的物理机理,为改进激光系统在科研、国防、生产等领域的应用提供一定的参考价值。本论文主要研究基于ANSYS的激光脉冲与光学材料作用的损伤模型计算,分析损伤的发展规律。首先基于傅里叶热传导理论和经典的热弹性理论,给出模型中激光能量的热扩散方式和力作用方式,并结合有限元理论详细分析激光辐照光学材料损伤的热力效应;然后建立激光脉冲损伤光学玻璃(K9玻璃和熔石英)和杂质微粒引起K9玻璃损伤的理论模型,分析激光参数和材料性质对损伤阈值的影响;此外,计算薄膜—基底界面瞬态温度场和应力场分布,进而研究光学薄膜受激光脉冲调制的场效应分析。研究结果表明:激光脉冲辐照光学玻璃时,体损伤要先于表面损伤产生,由环向拉伸热应力控制;K9玻璃的拉伸应力、压缩应力和熔融损伤阈值分别为4.62、8.40和10.25J/cm2,损伤的产生过程为“先应力,后熔融;先拉伸,后压缩”。在同样的激光参数下,K9玻璃承受的热应力是熔石英的19倍左右;在薄膜—基底界面有很高的温度和热应力,且Ti02薄膜要先于K9基底产生损伤;激光脉冲辐照光学薄膜时,受场调制的表层Hf02膜有最高的电场强度;Pt杂质调制的场强使得杂质附近薄膜区域成为损伤薄弱位置,且随着杂质尺寸增大,最高电场强度和温度呈近似线性增长。
董家宁[9](2019)在《面发射分布反馈半导体激光器腔面膜与出光口工艺研究》文中指出N面表面发射分布反馈(SE-DFB)半导体激光器以其良好的出光特性和应用潜力得到了国际广泛关注,随着光栅制备技术的发展,SE-DFB半导体激光器输出功率得到进一步提升。但受SE-DFB半导体激光器关键制备工艺发展水平的限制,目前器件输出功率和稳定性尚不尽人意。针对上述问题,本论文主要围绕976nm SE-DFB半导体激光器腔面膜与N面出光口制备工艺进行了研究,主要研究内容和成果如下:(1)针对激光器出光口和前腔面,优化设计了由Ta2O5和SiO2组成的增透膜,使用电子束蒸发离子辅助沉积技术制备了该增透膜,测试表明其在976nm处透射率约99.87%,且具有良好的透射带宽。此外,还探究了电子束蒸发中,离子辅助沉积和高温辅助沉积对ZnSe钝化膜特性的影响,明确了用于激光器的ZnSe钝化膜制备工艺条件。(2)围绕激光器后腔面,优化设计了HfO2/Ta2O5/SiO2高反膜。在激光入射面,该高反膜设计有3对损伤阈值较高的HfO2/SiO2,且电场峰值位于损伤阈值较高的SiO2膜层内,以提升其抗激光损伤能力。实验研究表明,基于电子束蒸发离子辅助沉积制备的高反膜在976nm和1064nm处反射率分别约为99.69%和99.71%,损伤阈值达到11.2J/cm2。(3)为进一步提高激光器后腔面高反膜抗激光损伤能力,对设计的HfO2/Ta2O5/SiO2高反膜进行了热退火后工艺研究。随着退火温度的增加,高反膜透射率谱线向短波方向偏移,薄膜材料的结晶度得到改善。热退火后工艺促进了薄膜损伤阈值的提升,在300℃时达到22.4J/cm2的最大值,与未退火薄膜相比提升了近一倍。随着退火温度的进一步增加,薄膜的损伤机理由热应力损伤转变为热爆炸损伤,导致其损伤阈值随之降低。(4)针对激光器N面出光口结构特点,优化了衬底减薄抛光工艺方案,有效地减少了抛光之后衬底表面的凹坑数量;设计了激光器N面电极制备工艺方案,采用正胶负用工艺和Lift-off工艺以保证在N面电极上形成规则的出光口,并借助双面对准光刻技术使N面电极上的出光口与P面光栅区域垂直重合。基于上述减薄抛光和N面电极工艺方案制备的SE-DFB半导体激光器,在1.8A电流下获得了102mW的N面连续出光。
董家宁,范杰,王海珠,邹永刚,张家斌,侯春鸽[10](2018)在《高反射光学薄膜激光损伤研究进展》文中研究表明激光诱导损伤阈值是大功率光学系统中重要参数,其数值大小对激光系统的输出功率与稳定性具有重要影响。为了突破损伤阈值对激光光学系统输出功率的限制,科研人员主要从制备薄膜工艺、激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺等方面开展研究。本文介绍了高反膜理论、制备工艺;综述了近十年来国内外对高反膜损伤研究的成果;阐述了激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺对薄膜损伤阈值的影响。在此基础上,对提高高反膜损伤阈值的研究和发展趋势进行了分析与展望。
二、光学薄膜激光损伤的波长效应(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光学薄膜激光损伤的波长效应(论文提纲范文)
(1)损伤表面三维微观形貌的仿真与重构(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 表面微观形貌三维点云数据的获取方法 |
1.2.2 三维重构技术研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
1.3.1 主要研究内容及重点 |
1.3.2 研究方案 |
1.3.3 章节安排 |
1.4 本章小结 |
2 损伤表面形貌的三维重构与损伤机理分析 |
2.1 白光干涉显微检测技术 |
2.1.1 白光干涉原理 |
2.1.2 显微干涉检测技术 |
2.1.3 白光干涉显微镜检测原理 |
2.2 三角剖分相关理论基础 |
2.2.1 凸包基本概念 |
2.2.2 Voronoi图定义及性质 |
2.2.3 Delaunay三角剖分定义及特性 |
2.3 光学薄膜的激光诱导损伤 |
2.3.1 激光与薄膜的作用过程 |
2.3.2 光学薄膜的激光诱导损伤机理 |
2.3.3 影响光学薄膜损伤的因素 |
2.4 本章小结 |
3 激光诱导光学薄膜损伤数字图像的获取 |
3.1 薄膜制备工艺及面形参数检测 |
3.1.1 镀膜材料的选取 |
3.1.2 薄膜的制备及工艺流程 |
3.1.3 薄膜面形参数测试 |
3.2 光学薄膜的激光损伤测试 |
3.2.1 激光作用形式 |
3.2.2 激光损伤测试装置 |
3.3 损伤图像的采集及其数字化 |
3.4 本章小结 |
4 损伤表面三维重构模型的建立 |
4.1 损伤表面点云数据的特征 |
4.2 点云数据的预处理 |
4.2.1 点云数据的下采样 |
4.2.2 点云数据的统计滤波 |
4.2.3 点云数据的半径滤波 |
4.2.4 实验结果及分析 |
4.3 损伤表面模型的建立 |
4.3.1 点云数据的邻域索引 |
4.3.2 三维点云数据的二维投影 |
4.3.3 Bowyer-Watson算法 |
4.3.4 算法实现步骤 |
4.4 本章小结 |
5 损伤表面三维仿真重构与再现及其分析 |
5.1 仿真环境 |
5.1.1 软件平台选择 |
5.1.2 第三方开源库选择 |
5.2 薄膜表面损伤形貌的三维重构 |
5.2.1 HfO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
5.2.2 SiO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
5.2.3 TiO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
5.3 薄膜表面损伤形貌再现结果的评价与分析 |
5.3.1 非接触式轮廓仪测试结果 |
5.3.2 结果对比分析 |
5.4 激光累积效应对不同薄膜损伤形貌的影响 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
致谢 |
(2)不同波长对介质薄膜损伤阈值的影响研究(论文提纲范文)
1 引言 |
2 实验 |
2.1 介质薄膜的制备 |
2.2 实验装置 |
2.3 介质薄膜激光损伤阈值测试 |
3 分析与讨论 |
3.1 不同波长对二氧化硅薄膜损伤阈值的影响 |
3.1.1 厚度636.99 nm的阈值对比 |
3.1.2 厚度85.62 nm的阈值对比 |
3.1.3 不同厚度对损伤阈值的影响规律 |
3.2 不同波长对二氧化铪薄膜损伤阈值的影响 |
3.2.1 厚度377.69 nm的阈值对比 |
3.2.2 厚度128.21 nm的阈值对比 |
3.2.3 不同厚度对损伤阈值的影响规律 |
3.3 不同波长对二氧化钛薄膜损伤阈值的影响 |
3.4 结果讨论 |
3.4.1 波长对相同厚度薄膜损伤阈值影响 |
3.4.2 波长对不同厚度薄膜损伤阈值影响 |
4 结论 |
(3)储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 激光薄膜概述 |
1.3.1 电子束蒸发沉积法 |
1.3.2 离子束辅助沉积法 |
1.3.3 离子束溅射法 |
1.4 本论文的研究意义和主要研究内容 |
第二章 应用环境对镀膜元件的污染效应 |
2.1 污染物的分类 |
2.2 污染物的起源 |
2.2.1 激光系统的运行环境 |
2.2.2 人员的活动 |
2.2.3 零件的生产加工和运输过程 |
2.3 元件受污染的过程 |
2.3.1 污染物的传播 |
2.3.2 污染物的吸附 |
2.4 污染物对元件性能的影响 |
2.4.1 污染物引起的损伤分析 |
2.4.2 污染物引起的散射分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 镀膜元件光学参数检测手段 |
3.1 现有的高精度薄膜反射率检测方法 |
3.1.1 谐振腔精细度反射率测量法 |
3.1.2 谐振腔损耗比较反射率测量法 |
3.1.3 光腔衰荡反射率测量法 |
3.2 吸收测量方法的比较 |
3.2.1 激光量热法 |
3.2.2 热透镜技术 |
3.2.3 光热偏转技术 |
3.3 本章小结 |
第四章 真空环境污染对光学薄膜性能的影响 |
4.1 实验样品的制备 |
4.2 实验仪器和实验方法 |
4.3 薄膜样品光学性能及其表面污染分析 |
4.4 样品表面污染分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 实验室环境污染对光学薄膜性能的影响 |
5.1 实验薄膜样品准备 |
5.2 实验方法和仪器 |
5.3 镀膜元件表面光学性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 课题展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)HfO2/SiO2高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应与损伤特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本论文研究内容 |
第二章 激光诱导薄膜损伤理论 |
2.1 薄膜损伤机理 |
2.1.1 雪崩电离 |
2.1.2 多光子吸收 |
2.1.3 杂质诱导激光损伤 |
2.2 光学薄膜损伤效应 |
2.2.1 波长效应 |
2.2.2 脉宽效应 |
2.2.3 光斑效应 |
2.2.4 多脉冲累积效应 |
2.2.5 材料对激光诱导损伤的影响 |
2.3 工艺参数对薄膜损伤阈值的影响 |
2.3.1 镀膜技术 |
2.3.2 基片清洗 |
2.3.3 蒸发速率 |
2.3.4 充氧量 |
2.3.5 镀膜后处理 |
2.4 节瘤缺陷 |
2.4.1 节瘤缺陷几何模型 |
2.4.2 节瘤缺陷的来源 |
2.4.3 节瘤缺陷的电场增强效应 |
2.4.4 节瘤缺陷边界不连续性 |
2.4.5 节瘤缺陷的损伤特性 |
2.4.6 节瘤缺陷的控制 |
2.5 本章小结 |
第三章 节瘤缺陷电场增强效应仿真 |
3.1 时域有限差分法 |
3.2 节瘤缺陷电场仿真 |
3.2.1 节瘤缺陷的仿真和建模 |
3.2.2 节瘤缺陷电场增强效应分析 |
3.2.2.1 种子尺寸 |
3.2.2.2 种子所处膜层位置 |
3.2.2.3 种子类型 |
3.2.2.4 节瘤缺陷模型 |
3.2.2.5 波长 |
3.2.2.6 激光入射角度 |
3.2.2.7 节瘤缺陷喷溅坑 |
3.2.2.8 膜层周期数 |
3.2.2.9 双种子源节瘤缺陷 |
3.3 本章小结 |
第四章 人工节瘤缺陷制备及损伤测试 |
4.1 人工节瘤缺陷制备 |
4.2 薄膜损伤测试介绍 |
4.2.1 损伤测试方法介绍 |
4.2.2 损伤阈值判定 |
4.2.3 损伤测试装置 |
4.3 人工节瘤缺陷损伤测试实验 |
4.3.1 基频(1064nm)节瘤缺陷损伤实验 |
4.3.1.1 节瘤缺陷密度 |
4.3.1.2 节瘤缺陷尺寸 |
4.3.1.3 节瘤缺陷所处位置 |
4.3.1.4 45°激光入射 |
4.3.2 三倍频(355 nm)节瘤缺陷损伤实验 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(5)激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 课题目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 光学薄膜应力研究 |
1.3.2 光学薄膜热致应力损伤机理研究 |
1.3.3 热应力和本征应力研究 |
1.4 本文研究工作 |
1.4.1 本文主要内容 |
1.4.2 本文章节安排 |
2 激光对光学薄膜的作用 |
2.1 激光与薄膜相互作用理论 |
2.1.1 光学薄膜的本征吸收 |
2.1.2 光学薄膜的缺陷吸收 |
2.1.3 光学薄膜的雪崩吸收 |
2.1.4 光学薄膜的多光子吸收 |
2.2 光学薄膜的激光诱导损伤机理 |
2.2.1 光学薄膜的热致损伤 |
2.2.2 光学薄膜的场致损伤 |
2.3 光学薄膜损伤的影响因素 |
2.3.1 激光束型参数 |
2.3.2 薄膜结构参数 |
2.4 本章小结 |
3 光学薄膜激光诱导模型建立与求解 |
3.1 热传导方程的建立 |
3.1.1 热传导理论 |
3.1.2 定解条件 |
3.2 热弹性方程的建立 |
3.2.1 线性弹性力学问题 |
3.2.2 热弹性力学问题 |
3.3 温度场模型建立与求解 |
3.3.1 温度场模型建立 |
3.3.2 温度场求解 |
3.4 热致应力场模型建立与求解 |
3.4.1 热致应力场模型建立 |
3.4.2 热致应力场求解 |
3.5 本章小结 |
4 光学薄膜激光诱导模型仿真与分析 |
4.1 激光作用形式 |
4.2 温度场仿真 |
4.2.1 不同激光参数下DLC薄膜温度分布 |
4.2.2 不同薄膜材料的温度分布 |
4.2.3 多层膜温度分布 |
4.3 热致应力场仿真 |
4.3.1 单层膜的应力分布 |
4.3.2 多层膜的应力分布 |
4.4 本章小结 |
5 程序设计 |
5.1 程序流程图 |
5.2 功能实现 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(6)激光参数对薄膜激光损伤阈值的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 课题研究目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内研究现状 |
1.3.2 国外研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 激光薄膜损伤阈值的测试及其影响因素 |
2.1 光学薄膜的损伤 |
2.1.1 薄膜损伤定义 |
2.1.2 薄膜损伤的判别 |
2.2 激光薄膜损伤阈值的测试方法 |
2.2.1 损伤阈值的定义 |
2.2.2 损伤阈值的测试方法 |
2.3 薄膜损伤阈值的影响因素 |
2.3.1 激光参数对薄膜损伤阈值的影响 |
2.3.2 光学薄膜材料物理特性对损伤阈值的影响 |
2.4 本章小结 |
3 激光参数的测量 |
3.1 激光特性参数 |
3.1.1 激光功率和能量 |
3.1.2 激光空域参数 |
3.2 激光参数的测量方法 |
3.2.1 脉冲激光能量的测量 |
3.2.2 光斑尺寸的测量 |
3.2.3 M~2因子的测量 |
3.3 夏克-哈特曼检测法 |
3.3.1 夏克-哈特曼波前检测原理 |
3.3.2 微透镜阵列的光束变换 |
3.3.3 束形参数的计算 |
3.3.4 光强分布拟合 |
3.4 本章小结 |
4 激光参数对薄膜损伤阈值的影响 |
4.1 激光能量对薄膜损伤阈值的影响 |
4.2 聚焦光斑尺寸对薄膜损伤阈值的影响 |
4.3 M~2因子对薄膜损伤阈值的影响 |
4.3.1 高斯光束的传输变换原理 |
4.3.2 高斯光束的透镜传输变换原理 |
4.3.3 数值模型的建立与仿真 |
4.4 激光输出参数的稳定性分析 |
4.4.1 激光输出参数稳定性的影响因素 |
4.4.2 不确定度分析 |
4.5 本章小结 |
5 实验装置设计与结果分析 |
5.1 实验测试装置 |
5.1.1 损伤阈值测试系统 |
5.1.2 激光参数测量系统 |
5.1.3 衰减系统 |
5.2 结果分析 |
5.2.1 激光参数测量结果 |
5.2.2 输出能量对损伤阈值的影响 |
5.2.3 聚焦光斑尺寸对损伤阈值的影响 |
5.2.4 不确定度分析 |
5.2.5 M~2因子对损伤阈值的影响 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(7)激光元件小尺寸损伤的性能修复研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 激光元件损伤机理 |
1.3 激光元件小尺寸损伤点修复研究进展 |
1.3.1 激光辐照修复损伤点研究进展 |
1.3.2 HF辅助修复损伤点研究进展 |
1.4 激光元件抗激光损伤性能提升研究进展 |
1.5 激光损伤阈值测试方法 |
1.6 论文主要研究技术路线及内容 |
2 激光元件损伤修复的理论基础 |
2.1 激光与材料相互作用 |
2.1.1 激光辐照光学材料的物理现象 |
2.1.2 激光辐照光学材料的热效应分析 |
2.2 熔石英损伤修复的理论基础 |
2.2.1 熔石英材料的性能 |
2.2.2 激光辐照修复熔石英修复的机理 |
2.3 热应力及熔融驱动力分析 |
2.4 本章小结 |
3 熔石英表面小尺寸损伤点的修复 |
3.1 激光辐照修复的方法 |
3.2 激光辐照修复熔石英小尺寸损伤点 |
3.3 HF处理与激光辐照结合修复熔石英小尺寸损伤点 |
3.3.1 HF与熔石英的反应机理 |
3.3.2 HF处理损伤点 |
3.3.3 HF处理辅助激光辐照修复 |
3.3.4 熔石英小尺寸损伤修复结果及分析 |
3.4 本章小结 |
4 激光元件抗激光损伤性能提升 |
4.1 激光预处理技术提升Hf O_2 薄膜性能 |
4.1.1 激光预处理技术的机理及方法 |
4.1.2 HfO_2 薄膜激光预处理前后损伤阈值对比分析 |
4.1.3 HfO_2 薄膜激光预处理前后粗糙度对比分析 |
4.1.4 HfO_2 薄膜激光预处理前后光透过率对比分析 |
4.2 离子束后处理技术提升Hf O_2 薄膜性能 |
4.2.1 离子束后处理技术机理及方法 |
4.2.2 HfO_2 薄膜离子束处理前后激光损伤阈值对比分析 |
4.2.3 HfO_2 薄膜离子束处理前后粗糙度的对比及分析 |
4.2.4 HfO_2 薄膜离子束处理前后光透过率对比分析 |
4.3 HF化学处理技术提升熔石英性能 |
4.3.1 HF化学处理技术机理及方法 |
4.3.2 HF化学处理前后熔石英激光损伤阈值对比分析 |
4.3.3 HF化学处理前后熔石英样片粗糙度对比分析 |
4.3.4 HF处理熔石英前后光透过率对比分析 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(8)激光脉冲对光学材料损伤的热特性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 激光脉冲的应用前景 |
1.1.2 强激光对光学元件损伤研究的意义 |
1.2 激光对光学材料损伤机理的研究 |
1.2.1 本征损伤 |
1.2.2 非本征损伤 |
1.3 激光脉冲诱导光学材料损伤的研究方法 |
1.4 本论文主要研究内容 |
第2章 激光辐照光学材料热力效应的理论分析 |
2.1 有限元方法和有限元软件ANSYS |
2.1.1 有限元简介 |
2.1.2 有限元软件ANSYS简介 |
2.2 光学材料热学效应的有限元分析 |
2.2.1 热传导方程 |
2.2.2 热传导方程的有限元描述 |
2.3 光学材料力学效应的有限元分析 |
2.3.1 热弹性方程 |
2.3.2 热应力问题的有限元描述 |
2.4 本章小结 |
第3章 光学玻璃损伤热特性的有限元分析 |
3.1 激光对材料损伤阈值因素的研究 |
3.1.1 激光损伤的定义和作用方式 |
3.1.2 激光参数对损伤的影响 |
3.1.3 材料性质对损伤的影响 |
3.2 激光辐照K9玻璃的热力效应分析 |
3.2.1 理论模型 |
3.2.2 温度和应力分布 |
3.2.3 热力效应的时间特征 |
3.2.4 损伤发展过程 |
3.3 激光辐照熔石英玻璃的热力特性 |
3.4 影响损伤结果的激光参数有限元分析 |
3.4.1 脉冲波形对损伤结果的影响 |
3.4.2 激光重频对损伤结果的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 激光对光学薄膜损伤的场效应分析 |
4.1 薄膜—基底界面损伤 |
4.2 光学薄膜激光损伤的理论基础 |
4.2.1 膜层内的场分布 |
4.2.2 含杂质薄膜的损伤机制 |
4.3 激光诱导光学薄膜损伤的有限元分析 |
4.3.1 激光诱导薄膜的电场效应 |
4.3.2 薄膜的热力场分布 |
4.4 杂质诱导光学薄膜损伤的有限元分析 |
4.4.1 杂质诱导薄膜的电场效应 |
4.4.2 含杂质薄膜的热力场分布 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 本文工作总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间公开发表的论文 |
致谢 |
(9)面发射分布反馈半导体激光器腔面膜与出光口工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景及目的 |
1.2 面发射分布反馈半导体激光器研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 腔面膜抗激光损伤研究现状 |
1.4 论文研究的主要内容 |
第2章 面发射分布反馈半导体激光器腔面薄膜 |
2.1 面发射分布反馈半导体激光器工作原理 |
2.2 半导体激光器的腔面薄膜材料与设备 |
2.2.1 光学薄膜材料 |
2.2.2 薄膜制备设备 |
2.3 面发射分布反馈半导体激光器ZnSe钝化层制备工艺研究 |
2.4 面发射分布反馈半导体激光器腔面增透膜设计与制备 |
2.5 面发射分布反馈半导体激光器腔面高反膜设计与制备 |
2.6 本章小结 |
第3章 热退火对腔面高反膜HfO_2/Ta_2O_5/SiO_2特性的影响 |
3.1 激光诱导光学薄膜损伤测试方法 |
3.2 热退火对HfO_2/Ta_2O_5/SiO_2高反膜光学特性影响 |
3.3 热退火对HfO_2/Ta_2O_5/SiO_2微观结构特性影响 |
3.4 激光诱导损伤阈值和损伤形貌 |
3.5 本章小结 |
第4章 面发射分布反馈半导体激光器N面出光口工艺研究 |
4.1 面发射分布反馈半导体激光器衬底减薄抛光工艺研究 |
4.1.1 转速对减薄速率和形貌影响 |
4.1.2 抛光工艺优化 |
4.2 面发射分布反馈半导体激光器N面电极工艺研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的成果 |
致谢 |
(10)高反射光学薄膜激光损伤研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 激光诱导光学薄膜损伤测试标准 |
3 国内外研究进展 |
3.1 辐照激光特性对损伤阈值影响 |
3.1.1 光斑效应 |
3.1.2 激光波长 |
3.1.3 多脉冲效应 |
3.1.4 激光重复频率 |
3.2 薄膜特性对损伤阈值的影响 |
3.2.1 场强分布 |
3.2.2 薄膜厚度 |
3.2.3 光学薄膜材料 |
3.3 后工艺处理对损伤阈值的影响 |
3.3.1 激光预处理 |
3.3.2 热退火 |
3.3.3 保护膜 |
3.4 其它因素对损伤阈值影响 |
3.4.1 工作温度 |
3.4.2 镀膜真空度 |
4 提高光学薄膜损伤阈值方法 |
5 结束语 |
四、光学薄膜激光损伤的波长效应(论文参考文献)
- [1]损伤表面三维微观形貌的仿真与重构[D]. 张昭琳. 西安工业大学, 2021
- [2]不同波长对介质薄膜损伤阈值的影响研究[J]. 邓小红,苏俊宏. 光学与光电技术, 2020(04)
- [3]储存和使用过程中污染对镀膜元件性能影响的研究[D]. 许彬. 电子科技大学, 2020(01)
- [4]HfO2/SiO2高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应与损伤特性研究[D]. 潘顺民. 中国工程物理研究院, 2020(01)
- [5]激光诱导光学薄膜的应力场效应分析与仿真[D]. 曹乾坤. 西安工业大学, 2019(03)
- [6]激光参数对薄膜激光损伤阈值的影响研究[D]. 严荣荣. 西安工业大学, 2019(03)
- [7]激光元件小尺寸损伤的性能修复研究[D]. 薛鹏成. 西安工业大学, 2019(03)
- [8]激光脉冲对光学材料损伤的热特性研究[D]. 王飞. 苏州大学, 2019(04)
- [9]面发射分布反馈半导体激光器腔面膜与出光口工艺研究[D]. 董家宁. 长春理工大学, 2019(01)
- [10]高反射光学薄膜激光损伤研究进展[J]. 董家宁,范杰,王海珠,邹永刚,张家斌,侯春鸽. 中国光学, 2018(06)