1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
高透过率的窗口材料是光电系统高精度和稳定性的重要保障。金刚石材料集优良的光学特性以及高热导率、低热膨胀系数等特性于一身，是性能优异的宽波段窗口材料。但金刚石在可见光及红外波段的高折射率限制了它的进一步应用，构筑减反射微纳结构抑制金刚石表面反射损耗是较为有效的方法之一。本文综述了近年来金刚石减反射微纳结构的研究进展，着重介绍了微纳结构的减反射机理以及激光加工和离子刻蚀两类加工方式的基本原理及工艺条件，总结了两种方式制备的表面微纳结构对金刚石透过率的影响，对比了各类制备技术的优缺点，并简单介绍了金刚石的应用前景，旨在为相关领域的研究人员提供技术参考。
表面光学 金刚石 微纳结构 减反射机理 激光加工 离子刻蚀 应用前景
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
2 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能，又要有高的激光诱导损伤阈值（LIDT）。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料，通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能，但元件中存在的微缺陷（如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等）是导致LIDT降低的重要原因。通过精准定位切割、三维重构的方法，表征膜料喷溅和基底抛光产生的微缺陷的形貌结构，并对其激光辐照前后的元素分布进行了分析。研究结果为镀制工艺、基底加工工艺的改进提供了参考。
薄膜 激光损伤 微缺陷 喷溅 基底抛光
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
集成电路与光刻机系统中通常会设计并使用很多小曲率半径的大陡度透镜,以实现大数值孔径,这对镀制于其表面的紫外薄膜的性能提出了很高的要求。本文分析了行星夹具转动过程中大陡度凸透镜从中心到边缘位置的薄膜沉积角度的变化规律,研究了MgF2膜层的折射率随沉积角度的变化规律,明确了大陡度凸透镜从中心到边缘位置的膜层折射率不均匀性对深紫外增透膜的影响。针对小曲率半径大陡度凸透镜表面的膜层沉积特性,通过升高基底温度提高了折射率分布的均匀性,为大陡度透镜膜层折射率不均匀性修正提供了理论和实验依据。
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800
氟镓酸盐玻璃是一种性能良好的红外光窗材料。为了提升窗口观测、探测及防护性能，在氟镓酸盐基底上设计和制备了0.4～0.9 m、1.064 m、3.7～4.8 m三波段复合增透保护膜。根据光学性能及环境稳定性要求选择薄膜材料并对膜系进行了设计，然后利用电子束蒸发方法对多层膜进行了制备。测量结果表明，2.9 m处的水吸收峰拉低了中红外波段的透过率。通过改进工艺及后处理等途径提高了膜层致密度，有效抑制了膜层的水吸收。利用沸水浸泡法对镀膜元件的环境稳定性进行了实验验证。结果表明，经过离子束辅助沉积及退火处理的薄膜样品具有较好的光学性能和环境适应性。
氟镓酸盐玻璃 红外窗口 三波段 增透保护膜 fluorogallate glass infrared window three-band anti-reflection protective film
张宇晖 1,2,3王胭脂 1,3,4陈瑞溢 1,2,3王志皓 1,2,3[ ... ]邵建达 1,3,4
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800
5 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
宽带高损伤阈值低色散镜是拍瓦激光系统中不可或缺的光学元件。系统性地研究了金属-介质镜、介质镜和组合介质镜的光学性能、色散特性、抗损伤特性以及损伤机理。介质膜能够提高金属膜的损伤阈值,银-介质低色散镜的传输效率和损伤阈值比Au、Al更高;在飞秒激光作用下,金属-介质镜在近损伤阈值处为典型的鼓包形貌,这是由于金属层吸收了大量能量而产生了热应力破坏。在组合介质镜中,保护层HfO2的存在降低了Ta2O5中的电场,初始损伤层被转移至HfO2中,且在不牺牲反射带宽和色散性能的前提下介质膜的损伤阈值得到了提升。
薄膜 低色散镜 反射膜 损伤阈值 拍瓦激光系统 中国激光
2020, 47(11): 1103001
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Ultrathin Ge films with thickness of about 15 nm at different deposition temperatures were prepared by electron beam evaporation. Spectral measurement results showed that as the deposition temperature increased from 100°C to 300°C, the transmittance of the films in the wavelength range from 350 nm to 2100 nm decreased. After annealing in air at 500°C, the transmittance significantly increased and approached that of uncoated fused quartz. Based on the Tauc plot method and Mott–Davis–Paracrystalline model, the optical band gap of Ge films was calculated and interpreted. The difference in optical band gap reveals that the deposition temperature has an effect on the optical band gap before annealing, while having little effect on the optical band gap after annealing. Furthermore, due to oxidation of Ge films, the optical band gap was significantly increased to ～5.7 eV after annealing.
Ge films transmittance optical band gap deposition temperature annealing Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 103101
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
3 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程研究中心, 上海 200093
线性渐变透过率薄膜元件是光刻系统中光可变衰减器的关键元件。采用电子束蒸发实现了近线性248 nm渐变透过率光学薄膜的设计与制备。通过对敏感度进行计算和优化,基于减反膜基础膜系实现了低敏感非规整膜系的设计。采用紫外光控-晶控组合的高精度膜厚监控措施,可使膜厚的控制精度达到0.3%,误差容忍度达到0.5%。在248 nm S偏振光照射下,采用JGS1熔融石英基片以及Al2O3和SiO2膜料制备的透射膜,在入射角为21°~35°的范围内实现了透过率从10%到97.8%的线性调控,满足光可变衰减器的性能需求。
薄膜 线性渐变透过率 薄膜制备
中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
从光谱性能、激光损伤阈值和膜层应力等方面综述了激光偏振薄膜的研究进展。简述了中国科学院上海光学精密机械研究所针对我国惯性约束聚变激光驱动装置对大尺寸偏振薄膜的要求,在镀膜材料选择、膜系设计、薄膜制备等方面的研究进展。所研制的大尺寸偏振薄膜已成功应用于我国神光系列高功率激光、超强超短激光等大型激光装置。
薄膜 偏振薄膜 高功率激光 光谱性能 激光损伤阈值 膜层应力 光学学报
2019, 39(10): 1000001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
基于高反射膜层和Gires-Tournois(G-T)腔, 优化设计了一对低振荡高色散镜。该色散镜对的中心波长为800 nm, 能够在680~920 nm的带宽范围内提供-200 fs2的平坦的群延迟色散。基于双离子束溅射工艺, 利用Nb2O5和SiO2制备了低振荡高色散镜对, 并将其应用于800 nm钛宝石激光器系统。通过高色散镜对2次,100.8 fs 激光脉冲被压缩至19 fs。
薄膜 多层膜设计 干涉薄膜 脉冲压缩 钛宝石激光 中国激光
2018, 45(10): 1003001
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Complementary analysis techniques are applied in this work to study the interface structure of Mo/Si multilayers. The samples are characterized by grazing incident x-ray reflectivity, x-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, and extreme ultraviolet reflectivity. The results indicate that the layer thickness is controlled well with small diffusion on the interface by forming MoSi2. Considering MoSi2 as the interface composition, simulating the result of our four-layer model fits well with the measured reflectivity curve at 13.5 nm.
340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 230.4170 Multilayers Chinese Optics Letters
2016, 14(8): 083401
