[發明專利]一種提高偏振膜激光損傷閾值的制備方法

無效

• 申請號: 201310102551.4
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103215540A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 焦宏飛;王利;程鑫彬;馬彬;王占山;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/58
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于光學薄膜技術領域，具體涉及一種提高偏振薄膜激光損傷閾值的制備方法。

背景技術

在激光系統領域，高損傷閾值激光薄膜是強激光系統中關鍵元件之一，也是大激光裝置設計中關鍵因素之一，其損傷閾值及損傷特性是限制強激光技術進一步發展的重要瓶頸和影響激光系統穩定性和使用壽命的重要因素之一。在激光系統中，為了調整光路的偏振態和傳輸特性，偏振薄膜是其中必不可少的光學元件。由于偏振薄膜既要實現P光的減反射，又要實現S光的高反射，因此偏振薄膜同時兼備減反射薄膜和高反射薄膜的損傷誘因和損傷特性。通過對薄膜損傷機制的研究發現，對于起透射作用的激光薄膜，引起其損傷的主要因素是基板亞表面處存在的納米吸收中心，當激光輻照元件到達納米吸收中心時，其能量會被納米吸收中心吸收產生等離子體進而對元件破壞。這些納米吸收中心主要來自基板在拋光過程中隱藏在表面或亞表面處的劃痕或裂紋中的拋光液殘留。而對于起反射作用的薄膜而言，決定其損傷閾值高低的主要因素是薄膜吸收的大小和其節瘤缺陷的多少。有眾多的學者針對偏振薄膜的這一特性提出了一些改善薄膜損傷閾值的制備方法：例如在薄膜和基板的界面處引入二氧化硅過渡層來改善薄膜的透射損傷特性；針對薄膜的反射損傷特性，降低薄膜吸收常用的手段有增加基板的溫度，提高鍍膜過程中的充氧量，后期退火處理等，而針對降低薄膜節瘤缺陷通常采取的方式有更換鍍膜初始材料，鍍膜結束后的激光預處理等。但是以上諸多手段都局限在薄膜的制備方面，沒有從激光損傷誘因的控制上出發，同時也沒有對薄膜的載體基板進行預處理，這些眾多薄膜的制備技術并不能有效提升偏振薄膜的損傷閾值。因此，對于偏振薄膜而言，最有效的能夠提升其損傷閾值的方式應該主要集中在兩點：一是在鍍制薄膜之前，采取措施盡量減少甚至消除隱藏在基板亞表面處的納米吸收中心，二是在鍍膜的過程中，要采取有效的措施控制薄膜吸收的大小和節瘤缺陷的多少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高偏振薄膜損傷閾值的制備方法，該方法可以極大幅度提高偏振薄膜的激光損傷閾值，而且具有針對性強、品質高、簡單易行的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種提高偏振薄膜激光損傷閾值的制備方法，具體步驟如下：

（1）????將基板清洗干凈，采用高純氮氣吹干后放入鍍膜機；

（2）????控制鍍膜機內真空室的本底真空度為1×10^-3Pa～6×10^-3Pa；

（3）????鍍膜開始前，先用離子源對基板表面進行轟擊刻蝕，時間為50-70分鐘，離子源發射的是氬離子和氧離子，控制氧氣流量為30～50sccm，氬氣流量為5～40sccm，電壓為200V～1200V，電流為200mA～1100mA；

（4）????將基板加熱至140-155度，并恒溫70-90分鐘；

（5）????利用電子束蒸發方式鍍制第一層薄膜；

（6）????利用離子源對膜層鍍制結束后的樣品進行3分鐘轟擊，用離子源進行轟擊樣品時，氧離子流量為30～50sccm，氬離子流量為5～40sccm，電壓為200V～800V，電流為400mA～1000mA；

（7）????依次重復步驟（5）和步驟（6）交替鍍膜，至最后一層膜鍍制結束；

（8）????待真空室冷卻至室溫后取出鍍制好的樣品。

本發明中，所述的基板可以是光學玻璃，也可以是晶體。

本發明中，鍍膜開始前對基板用離子源進行轟擊刻蝕時，控制氧氣流量為40sccm，氬氣流量為30sccm，電壓為1100V，電流為1000mA。?

本發明中，步驟(6)中對每層薄膜鍍制后，用離子源轟擊時，氧離子流量：40sccm，氬離子流量20sccm，電壓400V，電流800mA。

步驟(5)中所述采用電子束蒸發方式時蒸發膜料是金屬鉿或二氧化鉿。