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近场显微成像法识别高功率激光镜片薄膜内部缺陷
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:O439[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]贵州大学贵州省光电子技术及应用重点实验室,贵州贵阳550025, [2]贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(11204046)、科技部国际科技合作专项(2014DFA00670)、贵州省国际科技合作项目(黔科合外G字[2011]7001号)、贵阳市科技局项目(筑科合同[2012]03171号)
中文摘要:

采用近场显微成像法测量了高功率激光负载镜片薄膜表面裂纹和节瘤缺陷,并分析了它们的形成机制。100nm 孔径的圆锥形针尖辐射的倏逝波与薄膜中预埋的缺陷相互作用,将倏逝波转化为辐射波后,由物镜收集并在远场逐点成像,同步地获得薄膜表面的 AFM 图像和 SNOM 图像,进而直观地识别缺陷产生的物理机制。结果表明:在倏逝波的有效作用区域内,薄膜表面裂纹与内部节瘤可以同时精确地被识别。通过对比SNOM 与 AFM 结果,发现基底表面裂纹在镀膜过程中积累了残余应力,并导致薄膜的表面裂纹呈层状断裂的特征,其单条最小裂纹横向剖面尺寸为 165nm,超过了传统远场检测的实验检测精度;同时,SNOM 图中的光亮斑表明,薄膜的内部有高于基底折射率的节瘤存在。基于此研究可以为分析高功率激光负载薄膜制备过程中缺陷产生的机制提供重要的研究思路。

英文摘要:

The surface flaws and internal knots in a film of high power laser lens are experimentally measured by using a near field micro-image method, and their formation mechanisms are analyzed as well. The evanescent waves radiated by a conic tip at a 100 nm diameter interact with the defects embedded in the films. After the evanescent waves are converted into radiation waves, they are collected by the objective lens and imaged point by point in the far field. Atomic force microscopy (AFM) images and scanning near-field optical microscopy (SNOM) images on the surface of the thin film are obtained synchronously, so as to visually identify the physical mechanisms of the defects formation. The results show that the surface flaw and the internal knot in thin film are accurately identified at the same time in effective interacting areas of evanescent wave. By comparing AFM result with SNOM result, we find that the surface flaw of substrate accumulates the residual stress in the processing of coating, which results in a layered cracking on the surface of film. The crosswise profile scale of single minimum flaw is 165 nm, which is beyond experimental detection precision of traditional far field detection. In addition, the high hot spot in SNOM graph shows that refractive index of knots exist in the thin film is higher than that in substrate.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849