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激光薄膜损伤的声学判别方法研究

作　者: 丁毅
导　师: 苏俊宏
学　校: 西安工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 薄膜激光损伤阈值声学判别测试
分类号: O484.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

激光器大功率、高能量的发展方向,使薄膜的抗激光损伤问题成为人们关注的焦点。激光损伤阈值已成为光学薄膜中重要的性能指标。当一种新的光学元件投入使用之前,对其激光损伤阈值的测定已是必不可少的程序。目前激光损伤阈值的测试方法很多,但无论是哪一种阈值计算方法,对薄膜损伤的判定都是十分关键且必不可少的。本文将声学方法运用于激光诱导薄膜损伤的判别,提出了激光作用于薄膜时产生声波的模型。该模型将薄膜损伤产生声波的过程分为三个阶段,分别是热膨胀阶段、气化阶段和等离子体产生阶段。课题对声波的采集与分析技术进行了研究,建立了光学薄膜在激光损伤下的声波采集系统。将激光能量分成不同的等级,采集得到不同等级下激光与薄膜作用的声波信号,对这些声波信号进行分析与处理,得到不同激光能量下的声谱特征；与此同时,用100倍显微镜观察薄膜损伤情况,将声谱特征与薄膜损伤情况作一一映射,从而找出声学特征下的薄膜损伤判别依据。实验研究了对于相同的薄膜样片,不同的脉冲激光能量下薄膜损伤时,产生声波信号的特性；对于不同薄膜样片发生激光损伤时产生的声波特性。通过对ZrO2、类金刚石等薄膜样片的实验,同一薄膜在不同激光能量下损伤时,其声波信号具有共同的特征,即在二级波峰之后,波峰值呈指数关系递减,并给出了递减函数的表达式。同时发现薄膜损伤时的声波信号,其振幅高于80mV。对于不同薄膜发生激光损伤时,产生的声波信号具有共同的特性。采用这些特征作为声学法判别薄膜损伤的依据,通过对类金刚石薄膜进行声学法判别损伤实验,获得的判别结果与图像法判别结果相一致。实验证明,本文研究的声学法判别薄膜损伤不仅可行,而且揭示了薄膜损伤和声波特性之间的规律,为薄膜损伤的声学研究提供了基础。

激光薄膜损伤的声学判别方法研究

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