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光学薄膜—激光膜汇报人：陈志航一、激光膜相关介绍激光薄膜是指包括高反射膜、分光膜、减反射膜、偏光膜等多种膜系的薄膜。在激光医疗、激光加工、激光热处理、激光雷达、激光通讯、定向能武器和惯性约束聚变系统等高能激光光学系统中有着广泛的应用的光学薄膜。4.激光损伤激光是一种亮度极高的强光源，将一束高功率的激光会聚在极小的面积上，原则上可以摧毁一切目标。激光的这一特征反过来又威胁到激光器本身元件和薄膜的安全。激光对薄膜的损伤机理：一是热效应，二是场效应。热效应：薄膜存在着本征吸收和外因吸收，这两种吸收随着温度升高而成指数增加，从而使材料熔化。而且薄膜吸收能量后，短时间内急剧加热，在局部热点周围产生热弹性压力和热应力波，从而加剧了薄膜的最后破坏。场效应：高强度的激光可以在介质内部形成高频电场，介质膜在高频场的作用下，可能产生类似于介电击穿的电子雪崩离化，导致薄膜损伤。激光损伤大致分为：长脉冲和短脉冲。长脉冲激光：一般指连续激光和高能量激光，由于这种激光束作用时间长，单位面积上的能量可达数百至数千焦耳，高能量激光通常引起材料的热效应损伤，多以热熔融损伤为主。短脉冲激光：通常指高功率激光，脉宽很窄，功率密度很高，它对材料的损伤过程很短，主要是场效应起作用，多以炸裂为主。激光损伤闽值：薄膜不被破坏时单位面积上所能承受的最大能量密度称为薄膜的激光损伤闽值二、激光膜制备技术对于制备常规的激光薄膜来说,选择镀膜材料的一般原则是:在所需波长范围内透明,且无明显吸收;膜料折射率满足要求;抗损伤阐值尽可能满足需要。最初高损伤阈值激光薄膜采用的是TiO2/SiO2多层膜和Ta2O5/SiO2多层膜，这两种薄膜都曾用在Nova高功率激光装置上。随后建立的Omega高功率激光装置则采用了HfO2/SiO2多层膜。2.激光膜特殊处理技术为提高薄膜的损伤阈值，激光膜需要特殊的工艺技术，主要思想是减少缺陷和降低吸收。②离子束清洗离子束清洗是一种去除基片上污物,特别是去除二次污染的有效方法。实验结果与分析表明,离子束清洗可使基片的表面能增加,可有效地去除基片在抛光时残余的抛光粉微粒,增加薄膜对基片的附着力,从而显著提高了薄膜的抗激光损伤阈值。③后处理技术提高损伤阈值的另一个有效途径是技术，包括低能离子轰击、退火处理和激光预处理等。薄膜经低能离子轰击后，表面缺陷减少，吸收降低，所以损伤阈值显著提高。退火使薄膜的结晶情况发生变化。激光预处理是镀膜后采用小光斑的YAG扫描处理，扫描的初始能量由小到大慢慢提升三、常见激光膜及应用激光近视手术基于激光医疗器械的迅猛发展,人们越来越关注2um波段的高能激光,该波段的一个显著特征是它处于水和水蒸气的强吸收区。水对所用激光的吸收系数决定了激光在组织中的穿透深度、损伤区域以及手术精度等。为减小激发光在晶体表面的散射损耗,增加激发光波长在晶体中的透射率,提高藕合效率,通常要在激光晶体的表面镀制对抽运波长和发射波长具有一定要求的薄膜,2.激光加工激光切割不锈钢钢板激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、公害小、节省能源、远距离加工、自动化加工等显著优点，对提高产品质量和劳动生产率、实现加工过程自动化、消除污染、减少材料消耗等起着越来越重要的作用。因为lμm左右波长的激光很容易被金属、塑料和陶瓷材料吸收，因此1μm波段的纳秒脉冲光纤激光器在激光产品定标、精密切割、激光雕刻、激光焊接、精密打孔、激光检测、微弯曲、激光测量等领域有着重要的应用。所以要求薄膜对高功率的纳秒激光有较强抗损伤能力。3.激光雷达光电转塔系统锐瞳Loongeye260激光雷达发射机光源的选择主要有半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器和气体激光器等。直升机防撞激光雷达火控激光雷达成像激光雷达4.激光通信窄带滤光片光纤连接器光纤系统也象电子线路系统一样，需要许多无源器件来实现光纤光路的连接、分路、合路、交换、隔离以及控制或改变光信号的传播特性．光学薄膜在某些场合是十分重要的。探测器前放置一块窄带滤光片以减少噪声的影响。波分复用滤光片，光通信要提高速率，增加光通信容量的非常重要的途径是提高波分复用的技术．在一根光纤中同时传输不同的波长(信道)的光信号，从而使光通信系统的容量提高几倍甚至几十倍以上。5.惯性约束聚变装置惯性约束聚变作为在全球范围内全面禁止核试验条约下在实验室中研宄核反应并模拟核爆炸效应的途径，作为未来获得理想清洁受控热核新能源的发电方式之一。近期的目标是实现燃料的点火，大型激光驱动器技术及相关技术的快速发展为实现惯性约束聚变提供了可能性。光学薄膜的损伤阈值是限制激光器输出强度并危及激光系统安全运行的重要因素