[实用新型]一种高损伤阈值的反射器件

说明书

本实用新型公开了一种高损伤阈值的反射器件，属于光学技术领域，具体涉及一种高反射膜；要解决的问题是界面缺陷所导致的光吸收，针对已产生的热实现快速传导，以避免出现热累积效应；以晶硅为基底，所述基底其中一个表面上均匀布设有间距为微米量级的介孔状的硅微米线阵列，基底的另一表面上设置若干组光学厚度为1/4波长的高低折射率薄膜对，以基底表面为内侧，所述的高低折射率薄膜对自内侧向外侧依次为光学厚度为1/4波长高折射率薄膜、光学厚度为1/4波长低折射率薄膜；最外侧的高低折射率薄膜对外侧依次为光学厚度为1/4波长的高折射率薄膜和光学厚度为1/2波长的低折射率薄膜；本技术方案的使用有效的提高了反射器件的损伤阈值。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种高反射率反射器件。

背景技术

应用于大功率、高能量密度激光器中的光学膜系和基底元件是整个激光系统的重要组成部分，其抗激光损伤性能的优劣直接关系到系统的输出水平，这也成为阻碍强激光系统发展和广泛应用的关键障碍。由于激光对膜系的损伤涉及到光热、光电、激光参数、材料性质、非线性吸收、电场作用、等离子作用等多方面，所以目前关于损伤机理的共识没有达成，也缺少普适性的理论。然而，经过理论与实验工作者多年的努力，取得了大量可喜的成果，如根据具体情况提出了相应的理论模型；通过对制备方法的改善明显提高了膜系性能和损伤阈值。有关激光损伤机理的基本理论有本征吸收、杂质缺陷吸收、晶格/结构缺陷吸收、界面吸收、雪崩击穿机制、多光子吸收等，针对不同的损伤机理，可以通过选择薄膜的材质、设计薄膜的微观形貌、优化制备方法/工艺及后续处理等办法提高目标波长的激光膜系的损伤阈值。

对某一确定的波长，薄膜的损伤阈值随着材料带隙的增加而迅速增加，而制备过程中引入的杂质或结构等缺陷会使所生长薄膜的带隙降低，从而降低损伤阈值。对1/4膜系高反膜电场分布的研究表明，空气/膜层界面，以及膜层/基底界面处的场强几乎为零，而场强最大值均分布在高低折射率材料的交界面。根据界面吸收模型，界面处是激光辐照下薄膜损伤的薄弱环节，所以损伤的初始发生位置应该在高低折射率材料的交界面。目前物理法(主要为蒸发、溅射等)为光学薄膜制备的主要方法，工艺也相对成熟。近些年来化学法(如溶胶-凝胶法)制备光学薄膜也表现出良好的发展势头，由于化学方法制备的薄膜稀松多孔、热吸收小、对热力冲击具有很好的缓冲作用，而通常具有较高的损伤阈值。

目前关于提高高反膜系损伤阈值的处理办法，主要有：1)在保持光学性能的前提下，尽量降低高折射率材料层的厚度；2)优化制备方法，使得所生长的薄膜致密、结构缺陷少；3)在制备好的高反膜系的最外层沉积低吸收系数的保护层；4)对制备好的光学膜系进行后处理(如热处理、气氛处理、激光预处理、超声清洗等)。这些方法都是针对于降低高反膜系的本征或缺陷吸收，均没有考虑光吸收所导致的热传导/累积的处理。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是界面缺陷所导致的光吸收，针对已产生的热实现快速传导，以避免出现热累积效应。

一种高损伤阈值的反射器件，以晶硅为基底，所述基底其中一个表面上布设有间距为微米量级的硅微米线阵列，基底的另一表面上设置若干组光学厚度为1/4波长的高低折射率薄膜对，以基底表面为内侧，所述的高低折射率薄膜对自内侧向外侧依次为光学厚度为1/4波长高折射率薄膜、光学厚度为1/4波长低折射率薄膜；最外侧的高低折射率薄膜对外侧依次为光学厚度为1/4波长的高折射率薄膜和光学厚度为1/2波长的低折射率薄膜。

其中所述的：薄膜的光学厚度＝薄膜的物理厚度×薄膜的折射率；

高损伤阈值：针对激光脉宽为10ns的辐照损伤阈值大于等于10J/cm²；

高反膜：针对目标波长的反射率大于99％；

高折射率薄膜：折射率范围为1.9～3.0；

低折射率薄膜：折射率范围为1.35～1.85。