储存环自由电子激光器(SR-FEL)是新兴的下一代干涉、可调谐、高功率、高重复频率、紫外光源。激光谐振腔紫外光学膜系研究工作是其关键单元支撑技术。本项目研究内容包括(1)Al2O3/SiO2,HfO2/SiO2,Al2O3/SiO2/MgF2与(HfO2/SiO2+Al2O3/SiO2 /MgF2)四种单波长激光谐振腔紫外宽带光学膜系研究;(2)Al2O3/SiO2/MgF2,HfO2/SiO2与(HfO2/SiO2+Al2O3/MgF2/SiO2)三种双波长激光谐振腔紫外光学膜系研究。使激光谐振腔紫外光学膜系在UV与VUV谐振波长上光学反射率达到99.0%,光谱带宽可选择范围达到15nm-80nm。并借助高破坏阈值光学膜系设计技术与分子结构修复手段,使所研究的SR-FEL谐振腔光学膜系的抗激光损伤阈值达到1.5J/cm2以上。为开展我国新一代储存环自由电子激光器研究提供单元支撑技术。
在储存环自由电子激光研究中,因高能电子束团在穿越扭摆器和弯转磁铁所产生的同步辐射和超短脉冲自由电子激光本身与其高阶谐波激光辐射,对激光谐振腔光学膜系产生严重的退化与损坏,限制着激光能量提取效率和更短波长激光产生。为此,本项目利用纯电子束蒸发沉积技术结合纯离子束溅射沉积技术、利用抗激光损伤与耐同步辐射光学膜系设计技术、结合再氧化技术与高温热处理技术,研制成功三种储存环自由电子激光器激光谐振腔光学膜系标准带宽光学膜系在355nm中心波长的绝对光学反射率达到R=99.55%,R≥99.00%的反射光谱带宽达到W=33nm;宽带激光谐振腔光学膜系在355nm中心波长,R=99.45%,W=75nm;双波长激光谐振腔光学膜系,在355nm中心波长,R=99.69%,W=59nm;在248nm中心波长,R=98.21%,R≥98.00%的光谱带宽W=33nm,R≥99.00%的光谱带宽为9nm。在248nm/20ns激光照射下,双波长激光谐振腔光学膜系的破坏阈值为2.1J/cm2。研究工作达到当前国外研究水平,可以满足我国上海光源264nm与合肥国家同步辐射光源355nm激光产生应用要求。