Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of High-Power Semiconductor Laser, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
The effect of thermal annealing on the optical properties, microstructure, and laser-induced damage threshold (LIDT) of HfO2/Ta2O5/SiO2 HR films has been investigated. The transmission spectra shift to a short wavelength and the X-ray diffraction peaks of monoclinic structure HfO2 are enhanced after thermal annealing. The calculated results of the m( 111) diffraction peak show that the HfO2 grain size is increased, which is conducive to increasing the thermal conductivity. Thermal annealing also reduces the laser absorption of high-reflection films. The improvement of thermal conductivity and the decrease of laser absorption both contribute to the improvement of LIDT. The experimental results show that the highest LIDT of 22.4 J/cm2 is obtained at 300°C annealing temperature. With the further increase of annealing temperature, the damage changes from thermal stress damage to thermal explosion damage, resulting in the decrease of LIDT.
310.1620 Interference coatings 310.4165 Multilayer design 310.4925 Other properties (stress, chemical,etc.) Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 113101
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
为了进一步提高TiO2薄膜的光学特性和激光损伤阈值, 采用电子束蒸发技术在K9玻璃上沉积了单层TiO2薄膜, 并用Ar/O混合等离子体对样品进行后处理。通过研究薄膜光谱特性、表面缺陷密度、薄膜表面形貌、薄膜损伤阈值以及薄膜损伤形貌, 分析了等离子体后处理时间对TiO2薄膜激光损伤特性的影响。实验结果表明, 随着等离子体后处理时间的增加, 薄膜折射率及致密度提高, 物理厚度减少, 表面粗糙度下降, 表面缺陷密度先减少后增加; 在1 064 nm激光辐射下, TiO2薄膜的激光损伤阈值从未经等离子后处理的5.6 J/cm2提升至后处理20 min的9.65 J/cm2, 提升幅度高达72.3%, 因此能够更广泛更稳定地应用在激光器中。
TiO2薄膜 电子束蒸发 光学常数 等离子后处理 激光损伤阈值 TiO2 thin film electron beam evaporation optical constant plasma treatment laser damage threshold
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
激光诱导损伤阈值是大功率光学系统中重要参数, 其数值大小对激光系统的输出功率与稳定性具有重要影响。为了突破损伤阈值对激光光学系统输出功率的限制, 科研人员主要从制备薄膜工艺、激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺等方面开展研究。本文介绍了高反膜理论、制备工艺; 综述了近十年来国内外对高反膜损伤研究的成果; 阐述了激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺对薄膜损伤阈值的影响。在此基础上, 对提高高反膜损伤阈值的研究和发展趋势进行了分析与展望。
激光损伤 光学薄膜 高反膜 损伤阈值 laser damage optical film high reflective film damage threshold
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
在传统Czerny-Turner光谱仪结构的基础上,设计了基于凹面光栅和球面聚焦反射镜结构的便携式拉曼光谱仪.在子午面内利用凹面光栅像差理论得到了消初级彗差公式,并结合几何关系,得出了像面大小和系统参数的关系式.以532 nm 的激光作为激发光源,物方数值孔径为0.12,探测器选用1024 pixel×64 pixel 的电荷耦合器件(CCD),其中像元合并使用变成了一个线阵CCD.利用Zemax软件对设计结果进行模拟和分析,得到了一个在537~615 nm 波长范围内均能实现0.3 nm 光谱分辨率的紧凑结构.在Zemax软件非序列模式下对像面进行分析,整个波段都在CCD 接收范围内,证明了该结构的可行性.
光谱学 拉曼光谱仪 凹面光栅 便携性
1 中国科学技术大学 物理系, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学 近代物理系, 安徽 合肥 230026
针对暗物质粒子探测卫星(DMPES)锗酸铋(BGO)量能器探测单元的标定需要, 设计了一种用发光二极管(LED)作为光源的闪烁晶体荧光模拟器。首先, 利用光电倍增管(PMT)测量BGO晶体在宇宙线辐射下的荧光脉冲, 对脉冲波形建模拟合, 并将波形存储到可编程信号发生器中。然后, 选择一种峰值波长与BGO晶体的荧光发射波长相近, 且其光通量与工作电流的线性度较好的LED, 设计LED驱动电路, 令LED的工作电流与模拟器输入的模拟电压信号幅度成正比。最后, 利用信号发生器输出模拟的BGO晶体荧光脉冲波形至驱动电路, 使LED发光, 并利用积分球将LED的荧光通过光纤均匀地输出到多个PMT。实验结果表明: 模拟器光脉冲测试结果与对BGO晶体实际测试的结果相似, 光强覆盖PMT的2,5,8个打拿极(Dynode)输出, 动态范围达4.11×103倍, 满足暗物质粒子探测卫星BGO量能器地面检测系统的需求。该荧光模拟器也可用于同类闪烁晶体探测器系统的检测和标定。
暗物质粒子探测卫星 锗酸铋晶体(BGO) 模拟器 大动态范围 Dark Matter Particle Explore Satellite(DMPES) Bismuch Germanium Oxide(BGO) simulator large dynamic range
长春理工大学 现代光学测试实验室，长春 130022
为了提高联合变换相关器跟踪和识别目标的能力，且满足坦克瞄准镜的工作要求，针对1英寸红外CCD探测器，设计了8 ~12 μm波段折射式长波红外连续变焦系统.该系统采用机械补偿的方式，变焦过程中相对孔径不变，F数为2，变倍比为4∶1，在50~200 mm范围内可实现连续变焦，且变倍曲线和补偿曲线平滑，扩大了坦克瞄准镜的搜索范围.用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价，结果表明，在17 lp/mm空间频率处，全焦距范围内调制传递函数均在0.53以上，接近衍射极限，像面稳定性良好，满足光学系统的设计要求.
光学设计 联合变换相关器 红外变焦系统 机械补偿 Optical design Joint transform correlator Infrared zoom optical system Mechanical compensation
长春理工大学现代光学测试实验室， 吉林 长春 130022
数字微镜器件(DMD)动态红外(IR)景象模拟技术具有大动态范围、高空间分辨率、高帧频、空间均匀性好、体积小等特点，能够在实验室内模拟红外景像，降低红外系统的研发成本，缩短研发周期。根据基于DMD的红外景象模拟系统的要求，分析了红外投影光学系统的特点，确定了其技术指标。从初始结构选取入手，利用像差平衡理论和非球面技术，针对DLP5500 DMD(1024 pixel×768 pixel)，设计出一种成像质量高、性价比高，工作在8～12 μm波段的红外投影光学系统。系统采用三片透射式结构，焦距为200 mm，相对孔径为13。应用Zemax光学设计软件进行像质评价，各视场调制传递函数(MTF)接近衍射极限，各视场的点列图均方根(RMS)半径远小于艾里斑的半径，满足设计要求。
光学设计 红外景象模拟 数字微镜器件 投影光学系统 激光与光电子学进展
2012, 49(12): 122202
