【摘 要】
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激光防护用的负滤光片可以反射特定波长的激光,而使反射波长两侧一定范围内的光波能顺利通过。本文根据项目需求,基于等效层理论设计了规整膜系和非规整膜系负滤光片,基于Rugate理论设计了梯度膜系负滤光片。采用热蒸发沉积和双源共蒸方式,对不同膜系负滤光片进行了制备。测试了不同膜系负滤光片的光谱特性,对负滤光片激光损伤特性做了对比研究。采用双源共蒸MgF2和ZnS的方法,通过控制两种材料的沉积速率比,获得
【基金项目】
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陕西省国际科技合作与交流计划资助项目（编号:2016KW-036）
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激光防护用的负滤光片可以反射特定波长的激光,而使反射波长两侧一定范围内的光波能顺利通过。本文根据项目需求,基于等效层理论设计了规整膜系和非规整膜系负滤光片,基于Rugate理论设计了梯度膜系负滤光片。采用热蒸发沉积和双源共蒸方式,对不同膜系负滤光片进行了制备。测试了不同膜系负滤光片的光谱特性,对负滤光片激光损伤特性做了对比研究。采用双源共蒸MgF2和ZnS的方法,通过控制两种材料的沉积速率比,获得了制备梯度膜系负滤光片所需要的中间折射率材料。共蒸得到的MgF2/ZnS复合膜折射率符合Cauchy色散关系,复合膜折射率与两种材料的沉积速率比,满足Drude理论导出的关系式。折射率为1.64（波长532nm）的MgF2/ZnS复合膜激光损伤阈值为9.6J/cm~2,高于单组分ZnS（3.8J/cm~2）和MgF2（7.5J/cm~2）。由此可见,采用双源共蒸技术,按照复合膜折射率与沉积速率比的关系式,可以有针对性的调整工艺获得目标折射率材料;只要两种材料比例合适,利用共蒸技术可获得激光损伤阈值高于单组分薄膜的复合膜。离子束辅助沉积的规整膜系负滤光片,膜系结构为G|（ML）~2（HL）~7（ML）~2L|A。实测光谱在400～900nm波段平均透过率达到89.98%,其中700～900nm波段平均透过率为91.94%,1300～1800nm波段平均透过率为94.35%,1064nm透过率为1.29%。离子束辅助沉积的非规整膜系负滤光片,膜系结构为G|（α1Lβ1H）···(α11Lβ11H)α12L|A(α1···α12、β1···β11为膜系优化后的厚度系数)。实测光谱在700～900nm波段平均透过率达到93.60%,1300～1800nm波段平均透过率达到95.58%,1064nm透过率为1.60%。采用双源共蒸技术镀制的梯度膜系负滤光片,膜系结构为G|0.5（MHM）0.5（LMHM）10|A。实测光谱在700～900nm波段平均透过率达到92.20%,1300～1800nm波段平均透过为86.78%,1064nm透过率为4.01%。离子束辅助沉积的规整膜系负滤光片,激光损伤阈值为6.0J/cm~2,比无离子束辅助沉积时提高了53.8%。说明采用合适参数的离子束辅助沉积,可以提高负滤光片的激光损伤阈值。离子束辅助沉积的非规整膜系负滤光片,激光损伤阈值为6.8J/cm~2,比规整膜系高0.8J/cm~2。采用双源共蒸MgF2/ZnS技术制备的梯度膜系负滤光片激光损伤阈值为4.2J/cm~2,比Si O2、H4、Y2O3材料组成的规整膜系负滤光片提高0.3J/cm~2。说明采用梯度膜系结构或者采用复合膜作为薄膜材料,可以弥补材料本身激光损伤阈值的不足,提高负滤光片的激光损伤阈值。
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