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高能激光与光学介质薄膜作用机理的研究

作　者: 林琦
导　师: 吕彦飞
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学
关键词: 高能激光 激光哭 薄膜 激光损伤 阈值
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


光学薄膜是激光器及其应用系统的重要组成部分,但与其它元件相比,光学薄膜的抗激光损伤能力较差,这就限制了激光器及其应用系统的进一步发展。因此,研究激光与光学介质薄膜相互作用的机理,提高光学介质薄膜的抗激光损伤能力对于推动激光器的发展和激光技术的广泛应用具有重要的意义。高能激光与光学介质薄膜相互作用的主要结果就是对光学薄膜造成损伤,损伤机制主要为热致损伤,薄膜吸收激光能量后温度升高,达到自身的熔点而发生损伤。本文建立了损伤的理论模型,应用计算机软件进行数值模拟,得出结论,随着激光辐照时间的延续,薄膜中的温度在不断上升,薄膜表面距光斑中心处越近的位置,温度升高越快,光斑中心处温度升高最快。升温过程持续到激光作用时间结束,然后开始降温,薄膜表面距光斑中心处越近的位置,降温越快,仍然是光斑中心处降温最快。相应的,薄膜损伤也是由温度最高的光斑中心处开始,向四周延伸。损伤阈值是表征光学介质薄膜性能优良的重要标准,本文探讨了光学介质薄膜损伤阈值的测试方法,由于光学介质薄膜本身的结构比较复杂,而且激光与光学介质薄膜的作用过程也很复杂,加上各实验室进行测量的装置及测量标准又有所不同,所以各实验室所测得的各种光学介质薄膜的损伤阈值在一定程度上可比性较差。从物理和化学两方面探讨了提高光学介质薄膜损伤阈值的方法,根据薄膜材料的不同,采用相应的方法,可显著的提高损伤阈值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 高能激光与光学介质薄膜作用的研究意义  8
  1.2 高能激光与光学介质薄膜作用的研究情况  8-10
  1.3 本文的主要工作  10-11
第二章 高能激光与光学介质薄膜作用机理的研究  11-34
  2.1 激光器的基本理论  11-15
    2.1.1 激光器的基本类型  11-13
    2.1.2 激光的特性  13-15
  2.2 激光与物质相互作用的机理  15-18
    2.2.1 激光和材料参数  15
    2.2.2 激光对材料的热效应  15-18
  2.3 激光参数对材料损伤阈值的影响  18-23
    2.3.1 脉宽的影响  18-20
    2.3.2 脉冲形状的影响  20-21
    2.3.3 光斑模式的影响  21-22
    2.3.4 聚焦面积的影响  22-23
  2.4 激光与光学介质薄膜的作用机理  23-29
    2.4.1 光学薄膜的热致损伤  24-27
    2.4.2 光学薄膜的场致损伤  27-29
  2.5 激光与光学介质薄膜作用过程的数值模拟  29-34
    2.5.1 理论模型  29-30
    2.5.2 计算结果及分析  30-34
第三章 光学介质薄膜激光损伤阈值测试方法  34-42
  3.1 激光损伤阈值测试的基本问题  34-39
    3.1.1 激光损伤测试的基本概念  34
    3.1.2 激光损伤的分类  34-36
    3.1.3 激光损伤的判定方法  36-37
    3.1.4 激光损伤的测试方法  37-38
    3.1.5 损伤阈值的确定  38-39
  3.2 实验装置及参数测定  39-40
    3.2.1 实验装置  39-40
    3.2.2 主要参数  40
  3.3 小结  40-42
第四章 激光损伤阈值的改善  42-46
  4.1 物理方法  42-44
    4.1.1 改进制备工艺  42
    4.1.2 改进薄膜膜系  42-43
    4.1.3 光学薄膜的激光预处理  43-44
  4.2 化学方法  44-46
    4.2.1 采用溶胶—凝胶法制膜技术  44
    4.2.2 化学腐蚀  44-45
    4.2.3 钢化处理  45-46
结论  46-47
致谢  47-48
参考文献  48-49

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的性质 > 光学性质
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