Недавно исследовательская группа из отдела технологии и проектирования мощных лазерных элементов Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) добилась нового прогресса в оценке характеристик защиты от лазерных повреждений и эффективности механизм повреждения тонкопленочных поляризаторов с длиной волны 532 нм с использованием различных протоколов испытаний на лазерное повреждение. Результаты были опубликованы в журнале Optical Materials под заголовком «Наносекундное лазерное повреждение тонкопленочных поляризаторов с длиной волны 532 мкм, оцененное с помощью различных протоколов испытаний». Оптические материалы.
Тонкопленочные поляризаторы играют важную роль в мощных лазерных системах, поскольку они передают свет P-поляризации и отражают свет S-поляризации. Тонкопленочные поляризаторы с длиной волны 1064 нм обычно используются в качестве оптических переключателей и оптических изоляторов в крупных лазерных системах, таких как Национальный центр зажигания США (NIF), лазерная система OMEGA EP, Laser Megajoule и устройство SG II-UP. Устройства УП. Однако с развитием мощных коротковолновых лазеров была внедрена технология объединения поляризованных лучей, позволяющая решить проблему ограниченной стойкости к лазерному повреждению коротковолновых тонкопленочных оптических элементов, но оценки лазерного повреждения второго и третьего уровней. гармонические поляризаторы также имеют решающее значение.
В настоящее время основными протоколами испытаний на лазерное повреждение являются 1-вкл-1, S-вкл-1, растровое сканирование, R-вкл-1 и N -1-вкл{ {7}} Лазерное испытание на повреждение включает в себя подачу одного лазерного импульса на каждую контрольную точку на образце для изучения начальной морфологии повреждения оптического элемента. Лазерное испытание на повреждение S-on-1 включает в себя подачу нескольких лазерных импульсов на одну и ту же контрольную точку для оценки совокупного эффекта и срока службы оптики в течение длительного периода времени. Лазерное тестирование повреждений при растровом сканировании сканирует участок образца площадью 1 см2 при той же плотности энергии и может использоваться для обнаружения дискретных дефектов с низкой плотностью в слое пленки. Когда контролируемая область образца ограничена, для определения порога повреждения можно выбрать тест R-on-1 на лазерное повреждение, который использует пошаговое увеличение плотности лазерной энергии для облучения одной и той же контрольной точки. Уменьшение количества ступеней плотности энергии лазера упрощает тест R-on-1 до теста N-on-1. Использование различных протоколов лазерного тестирования повреждений может помочь выявить источники повреждения тонкопленочных оптических компонентов, выявить потенциальные механизмы разрушения пленки и способствовать улучшению процессов подготовки тонкопленочных оптических компонентов.
Команда оценила устойчивость тонкопленочных поляризаторов с длиной волны 532 нм к лазерному повреждению в различных состояниях поляризации, используя протоколы испытаний на повреждение лазером 1-on-1, S-on-1 и растрового сканирования. Порог повреждения тонкопленочных поляризаторов, приготовленных методом электронного испарения, был значительно ниже в P-поляризованном свете, чем в S-свете. Пороги нулевого повреждения 1-on-1 и S-on-1 поляризаторов 532 нм очень близки друг к другу в P-поляризованном свете. Характеристика морфологии повреждений показывает, что повреждения образцов при P-поляризации представляют собой в основном кратеры с плоским дном, вызванные структурными дефектами на границе между подложкой и слоем пленки, и раковидные повреждения, вызванные подповерхностным повреждением плавленого кварца, и оба Виды повреждений очень стабильны. При S-поляризованном свете порог повреждения S-on-1 ниже, чем у 1-on-1, и проявляется влияние кумулятивного эффекта. Основной морфологией повреждений являются не полностью выброшенные узелковые кратеры, а повреждения, вызванные абсорбционными дефектами, также проявляются при многоимпульсном лазерном облучении. Порог нулевого повреждения при растровом сканировании является самым низким для обоих поляризованных источников света, что указывает на то, что для тонкопленочных поляризаторов плотность дефектов и качество слоя пленки являются ключевыми ограничивающими факторами, влияющими на их устойчивость к лазерному повреждению.
Это исследование было поддержано Программой международного сотрудничества Бюро международного сотрудничества Китайской академии наук и Совета научных и технологических исследований Турции.
Рисунок 1. Сравнение порогов лазерного повреждения и типичной морфологии повреждений тонкопленочных поляризаторов 532 нм.
