[发明专利]一种提高光学薄膜元件抗激光损伤能力的方法

说明书

本发明提供了一种提高光学薄膜元件抗激光损伤能力的方法，包括：首先获得光学薄膜元件的功能性损伤阈值；之后进行光学薄膜元件的覆层处理和激光诱导等离子体冲击后处理：获得经过不同扫描参数激光诱导离子体后处理作用后的所有薄膜元件功能性损伤阈值；选择其中最大的功能性损伤阈值作为光学薄膜元件的最优功能性损伤阈值，其对应的脉宽和扫描参数为最优参数；采用所述最优参数对光学薄膜元件进行激光诱导等离子体后处理来提高光学薄膜元件抗激光损伤能力。本发明可同时降低薄膜中的结构型和吸收型缺陷的缺陷密度，又可改善薄膜界面间的结合力等力学性能，解决了目前现有后处理技术只对少部分薄膜元件类型有效且提升效果也有限的难题。

技术领域

本发明属于光学薄膜预处理领域，具体涉及一种基于激光诱导等离子体作用光学薄膜元件，提高其在单脉冲和多脉冲纳秒激光辐照下的抗激光损伤能力的方法。

背景技术

在激光装置的众多光学元件之中，光学薄膜元件操纵着激光束的传输，其在高能流密度辐照下会产生激光损伤，损伤严重时甚至会引起连锁反应，导致其他光学元件的损伤，进而使整个激光系统崩溃。现代高功率激光技术的发展，对光学薄膜元件性能提出了越来越苛刻的要求，例如要求其具有高光性精度、高力学性能和高精度面形控制等，特别是其抗激光损伤能力，将直接影响到精密光学系统的功能实现和系统长时间运行的稳定性。

纳秒脉宽激光辐照下，影响薄膜元件单脉冲激光辐照功能性损伤阈值和多脉冲激光辐照功能性损伤生长阈值的主要因素均为缺陷诱导的热力破坏过程，除了作为损伤源头的缺陷，膜层间较弱的力学性能也会使得缺陷更易突破束缚产生损伤。因此，提高光学薄膜元件抗激光损伤能力的过程，就是减少膜层内缺陷和提高膜层力学性能的过程。针对此问题，目前的研究工作主要分为两类。一类是从膜系设计、膜层沉积工艺入手，来降低两种镀膜材料交替的离散界面处的空穴密度和膜层中的节瘤缺陷密度，提升薄膜元件的抗激光损伤能力。另一类是从薄膜元件后处理技术入手，包括激光预处理、热处理和离子后处理，针对不同的膜系材料和结构，采用不同的工艺参数、后处理方式，可以获得不同方面的薄膜性能改善。然而，不管是从膜系设计、膜层沉积工艺还是从膜层后处理技术方面开展的工作，受限于目前的技术手段，针对电子束蒸发沉积的光学薄膜元件，一直难以同时实现其缺陷的减少和膜层力学性能的提升，特别是可以适用于不同类型薄膜元件。

当激光能量密度超过辐照材料的电离阈值时，会形成高温、高压等离子体，一旦等离子体形成以后，较低的激光能量密度便可以使其保持。随着人们对激光诱导等离子体形成机理和条件的认识进一步加深，激光诱导等离子体在各研究领域的应用不断发展，例如激光诱导等离子体刻蚀、激光诱导等离子体沉积、激光诱导等离子体光谱技术和激光冲击强化等等。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种提高光学薄膜元件抗激光损伤能力的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种提高光学薄膜元件抗激光损伤能力的方法，包括以下步骤：

(1)镀制一批光学薄膜元件作为样品，并进行喷淋和超声清洗；

(2)获得光学薄膜元件的功能性损伤阈值；

具体方法为：

(2.1)任意选取一个光学薄膜元件作为被测样品，将被测样品固定在电动平移台，电动平移台控制被测样品二维移动，在线监控系统对准泵浦激光辐照被测样品的位置，用于诊断损伤的发生及精确定位；