[實用新型]一種高損傷閾值的反射器件

有效

• 申請號: 201820446138.8
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN207937632U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 吳紹龍;秦琳玲
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G02B5/12
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

本實用新型公開了一種高損傷閾值的反射器件，屬于光學技術領域，具體涉及一種高反射膜；要解決的問題是界面缺陷所導致的光吸收，針對已產生的熱實現快速傳導，以避免出現熱累積效應；以晶硅為基底，所述基底其中一個表面上均勻布設有間距為微米量級的介孔狀的硅微米線陣列，基底的另一表面上設置若干組光學厚度為1/4波長的高低折射率薄膜對，以基底表面為內側，所述的高低折射率薄膜對自內側向外側依次為光學厚度為1/4波長高折射率薄膜、光學厚度為1/4波長低折射率薄膜；最外側的高低折射率薄膜對外側依次為光學厚度為1/4波長的高折射率薄膜和光學厚度為1/2波長的低折射率薄膜；本技術方案的使用有效的提高了反射器件的損傷閾值。

技術領域

本實用新型屬于光學技術領域，具體涉及一種高反射率反射器件。

背景技術

應用于大功率、高能量密度激光器中的光學膜系和基底元件是整個激光系統的重要組成部分，其抗激光損傷性能的優劣直接關系到系統的輸出水平，這也成為阻礙強激光系統發展和廣泛應用的關鍵障礙。由于激光對膜系的損傷涉及到光熱、光電、激光參數、材料性質、非線性吸收、電場作用、等離子作用等多方面，所以目前關于損傷機理的共識沒有達成，也缺少普適性的理論。然而，經過理論與實驗工作者多年的努力，取得了大量可喜的成果，如根據具體情況提出了相應的理論模型；通過對制備方法的改善明顯提高了膜系性能和損傷閾值。有關激光損傷機理的基本理論有本征吸收、雜質缺陷吸收、晶格/結構缺陷吸收、界面吸收、雪崩擊穿機制、多光子吸收等，針對不同的損傷機理，可以通過選擇薄膜的材質、設計薄膜的微觀形貌、優化制備方法/工藝及后續處理等辦法提高目標波長的激光膜系的損傷閾值。

對某一確定的波長，薄膜的損傷閾值隨著材料帶隙的增加而迅速增加，而制備過程中引入的雜質或結構等缺陷會使所生長薄膜的帶隙降低，從而降低損傷閾值。對1/4膜系高反膜電場分布的研究表明，空氣/膜層界面，以及膜層/基底界面處的場強幾乎為零，而場強最大值均分布在高低折射率材料的交界面。根據界面吸收模型，界面處是激光輻照下薄膜損傷的薄弱環節，所以損傷的初始發生位置應該在高低折射率材料的交界面。目前物理法(主要為蒸發、濺射等)為光學薄膜制備的主要方法，工藝也相對成熟。近些年來化學法(如溶膠-凝膠法)制備光學薄膜也表現出良好的發展勢頭，由于化學方法制備的薄膜稀松多孔、熱吸收小、對熱力沖擊具有很好的緩沖作用，而通常具有較高的損傷閾值。

目前關于提高高反膜系損傷閾值的處理辦法，主要有：1)在保持光學性能的前提下，盡量降低高折射率材料層的厚度；2)優化制備方法，使得所生長的薄膜致密、結構缺陷少；3)在制備好的高反膜系的最外層沉積低吸收系數的保護層；4)對制備好的光學膜系進行后處理(如熱處理、氣氛處理、激光預處理、超聲清洗等)。這些方法都是針對于降低高反膜系的本征或缺陷吸收，均沒有考慮光吸收所導致的熱傳導/累積的處理。

實用新型內容

本實用新型要解決的問題是界面缺陷所導致的光吸收，針對已產生的熱實現快速傳導，以避免出現熱累積效應。

一種高損傷閾值的反射器件，以晶硅為基底，所述基底其中一個表面上布設有間距為微米量級的硅微米線陣列，基底的另一表面上設置若干組光學厚度為1/4波長的高低折射率薄膜對，以基底表面為內側，所述的高低折射率薄膜對自內側向外側依次為光學厚度為1/4波長高折射率薄膜、光學厚度為1/4波長低折射率薄膜；最外側的高低折射率薄膜對外側依次為光學厚度為1/4波長的高折射率薄膜和光學厚度為1/2波長的低折射率薄膜。

其中所述的：薄膜的光學厚度＝薄膜的物理厚度×薄膜的折射率；

高損傷閾值：針對激光脈寬為10ns的輻照損傷閾值大于等于10J/cm²；

高反膜：針對目標波長的反射率大于99％；

高折射率薄膜：折射率范圍為1.9～3.0；

低折射率薄膜：折射率范圍為1.35～1.85。