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溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,太原030001, [2]太原科技大学材料科学与工程学院,太原030024, [3]中国科学院研究生院,北京100049, [4]中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳621900
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(批准号:20133040)资助的课题 在薄膜光学参数的测试方面,美国科学计算国际(scientiffc coreputing international,SCI)公司薄膜分析中心提供了大量的帮助,在此,作者表示衷心的感谢.
中文摘要:

采用溶胶.凝胶方法制备了ZrO2-TiO2(Ti含量为0-100mol%)高折射率光学薄膜.借助激光动态光散射技术研究溶胶微结构.采用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、薄膜光学常数分析仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统表征.结果显示,溶胶.凝胶工艺可以在部分牺牲折射率的情况下,使膜层的抗激光损伤性能得到大幅度提升.随啊含量从0mol%增加至100mol%,膜层的平均损伤阈值呈下降趋势,当Ti含量从0mol%增加至60mol%时,平均损伤阈值从57.1J/cm^2下降到21.1J/cm^2(辐照激光波长为1053nm,脉冲宽度为10ns,“R/1”测试模式),当Ti含量从60mol%增加至100mol%时,平均损伤阈值变化很小.综合溶胶微结构、膜层光学性能和损伤实验结果可以推断,强激光诱导多光子吸收是引起膜层损伤的主要原因.不同配比的复合膜之间光学带隙的显著差异导致相同辐照激光情况下多光子吸收的概率发生变化,从而导致损伤阈值的规律性变化.

英文摘要:

ZrO2-TiO2 composite films with mol fraction of Ti in the total amount of Zr and Ti ranging from 0 to 100, have been prepared by the sol-gel spin-coating method. The microstructure, optical properties, and laser-induced damage resistance (LIDR) of these films were investigated, and emphasis was given to the compositional dependence of the laser-induced damage threshold (LIDT). The experimental results indicate that at a small expense of refractive index, the sol-gel process can considerably improve the LIDR of the films. Moreover, with increasing mol fraction of Ti from 0 to 100, a general decrease of the LIDT in a wide range of 57.1-20.9 J/cm^2 (at 1053 nm, 10 ns pulse duration and in " R/1 " testing mode) was observed. Combining the structural and optical analysis results, a possible correlation between the LIDR and optical band gap of the prepared films is presented on the basis of the muhiphoton absorption model.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 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,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876