HfO2/ZrO2薄膜抗激光损伤性能的研究及其光栅制备

摘要

随着高功率激光器使用范围的扩展，激光输出功率一直在不断提高，这也就意味着激光器内光学元件必须具备更高的激光损伤阈值（LIDT），以保证光路系统的正常运行。光栅作为常用的光学薄膜元件，厚度上的限制使它们的寿命远低于激光器内其他部分，成为了激光器向高能量发展的一大阻碍。
　　本实验从这一背景出发，采用感光溶胶-凝胶结合双光束激光曝光的方法在硅基板上制备了HfO2/ZrO2无机薄膜光栅并观察了表面形貌。之后通过激光损伤实验研究了光栅材料比例不同对其激光损伤阈值的影响。最终得到实验成果如下：
　　1）通过溶胶-凝胶法制备出了具有感光性的三种不同比例的HfO2/ZrO2混合溶胶并借助紫外吸收光谱和微细图形的制备证明HfO2/ZrO2混合溶胶可以进行微细加工，有利于后续光栅的制备。
　　2）在三种Hf:Zr摩尔比凝胶薄膜上利用双光束激光干涉法成功制备出了线密度为500 l/mm的光栅，其中Hf:Zr=4：6的光栅微细结构最为清晰整齐，证明增大感光ZrO2溶胶-凝胶在样品中的比重有助于凝胶薄膜的感光性能。
　　3）通过XRD曲线对无机薄膜进行分析，确定热处理后的薄膜物相组成为HfO2与ZrO2，与预期目标一致，没有生成其他复杂氧化物。
　　4）对三种Hf:Zr摩尔比样品及HfO2与ZrO2单样进行激光损伤测试，得到的激光损伤阈值证实在HfO2含量较多时样品的激光损伤阈值较高，这说明增大HfO2在薄膜中的比例有助于提高无机薄膜的抗激光损伤性能。

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1.前言

1.1 绪论

1.2 光栅简介

1.3 激光损伤阈值

1.4 制备方法与材料选定

1.5 研究内容与目标

2.实验方案与仪器设备

2.1 实验所用试剂

2.2 实验所用设备

2.3 微细图形制备工艺

2.4 激光损伤阈值测试方法

2.5 激光损伤阈值计算方法

3. HfO2/ZrO2复合无机薄膜的制备与激光损伤阈值的研究

3.1 HfO2/ZrO2混合溶胶的配制

3.2 HfO2/ZrO2无机薄膜的制备

3.3 HfO2/ZrO2无机薄膜物相分析

3.4 薄膜表面微观形貌观察

3.5 激光损伤阈值测试

3.6 小结

4.HfO2/ZrO2凝胶膜感光性的研究及光栅的制备

4.1 薄膜感光性能研究

4.2 HfO2/ZrO2光栅的制备及其微细结构分析

4.3 小结

5.结论

致谢

参考文献