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溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究

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梁丽萍, 张磊, 盛永刚, 徐耀, 吴东, 孙予罕, 蒋晓东, 魏晓峰. 2007: 溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究, 物理学报, 56(6): 3596-3601. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2007.06.092
引用本文: 梁丽萍, 张磊, 盛永刚, 徐耀, 吴东, 孙予罕, 蒋晓东, 魏晓峰. 2007: 溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究, 物理学报, 56(6): 3596-3601. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2007.06.092
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Liang Li-Ping, Zhang Lei, Sheng Yong-Gang, Xu Yao, Wu Dong, Sun Yu-Han, Jiang Xiao-Dong, Wei Xiao-Feng. 2007: Studies on the laser-induced damage resistance of sol-gel derived ZrO2-TiO2 composite high refractive index films, Acta Physica Sinica, 56(6): 3596-3601. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2007.06.092
Citation: Liang Li-Ping, Zhang Lei, Sheng Yong-Gang, Xu Yao, Wu Dong, Sun Yu-Han, Jiang Xiao-Dong, Wei Xiao-Feng. 2007: Studies on the laser-induced damage resistance of sol-gel derived ZrO2-TiO2 composite high refractive index films, Acta Physica Sinica, 56(6): 3596-3601. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2007.06.092
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溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究

  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;太原科技大学材料科学与工程学院,太原,030024;中国科学院研究生院,北京,100049

  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;中国科学院研究生院,北京,100049;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900

  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;中国科学院研究生院,北京,100049

  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001

  • 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900

Studies on the laser-induced damage resistance of sol-gel derived ZrO2-TiO2 composite high refractive index films

  • 摘要: 采用溶胶-凝胶方法制备了ZrO2-TiO2(Ti含量为0-100 mol%)高折射率光学薄膜.借助激光动态光散射技术研究溶胶微结构.采用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、薄膜光学常数分析仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统表征.结果显示,溶胶-凝胶工艺可以在部分牺牲折射率的情况下,使膜层的抗激光损伤性能得到大幅度提升.随Ti含量从0mol%增加至100 mol%,膜层的平均损伤阈值呈下降趋势,当Ti含量从0mol%增加至60mol%时,平均损伤阈值从57.1 J/cm2下降到21.1 J/cm2(辐照激光波长为1053 nm,脉冲宽度为10 ns,"R/1"测试模式),当Ti含量从60mol%增加至100mol%时,平均损伤阈值变化很小.综合溶胶微结构、膜层光学性能和损伤实验结果可以推断,强激光诱导多光子吸收是引起膜层损伤的主要原因.不同配比的复合膜之间光学带隙的显著差异导致相同辐照激光情况下多光子吸收的概率发生变化,从而导致损伤阈值的规律性变化.
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出版历程
  • 刊出日期:  2007-06-30

溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究

  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;太原科技大学材料科学与工程学院,太原,030024;中国科学院研究生院,北京,100049
  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;中国科学院研究生院,北京,100049;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900
  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001;中国科学院研究生院,北京,100049
  • 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原,030001
  • 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900

摘要: 采用溶胶-凝胶方法制备了ZrO2-TiO2(Ti含量为0-100 mol%)高折射率光学薄膜.借助激光动态光散射技术研究溶胶微结构.采用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、薄膜光学常数分析仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统表征.结果显示,溶胶-凝胶工艺可以在部分牺牲折射率的情况下,使膜层的抗激光损伤性能得到大幅度提升.随Ti含量从0mol%增加至100 mol%,膜层的平均损伤阈值呈下降趋势,当Ti含量从0mol%增加至60mol%时,平均损伤阈值从57.1 J/cm2下降到21.1 J/cm2(辐照激光波长为1053 nm,脉冲宽度为10 ns,"R/1"测试模式),当Ti含量从60mol%增加至100mol%时,平均损伤阈值变化很小.综合溶胶微结构、膜层光学性能和损伤实验结果可以推断,强激光诱导多光子吸收是引起膜层损伤的主要原因.不同配比的复合膜之间光学带隙的显著差异导致相同辐照激光情况下多光子吸收的概率发生变化,从而导致损伤阈值的规律性变化.

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