《紫外高閾值抗反射亞波長微結構的製備和特性研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由張繼成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：紫外高閾值抗反射亞波長微結構的製備和特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張繼成
- 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著ICF研究的進展，高功率紫外雷射器的工作通量將逐漸逼近甚至超過部分現有傳統工藝光學元件的負載極限，限制了雷射裝置的輸出能力。亞波長微結構在反射率、透射率和光譜特性等方面都顯示出與常規衍射光學元件截然不同的特徵，且直接在襯底材料上製備的亞波長結構避免了膜層引入的異質缺陷和應力失配問題。本項目採用矢量衍射理論進行高損傷閾值紫外亞波長微結構的設計，分析微結構參數對其光學性能和表面場強分布的影響；研究大面積低缺陷自組裝過程中液-氣-基底界面微球遷移機制，以自組裝單層納米微球模板結合反應離子刻蝕法，通過控制微球材料特性和刻蝕參數，研究製備二維紫外亞波長微結構的機理，開展實驗製備工作並測試其抗損傷閾值、透過率等光學性能參數；嘗試製備高精度複雜微結構亞波長光學元件的可能性。通過該項研究，可以使亞波長微結構的套用與研究擴展到紫外光波段，為提高紫外高功率雷射光學元件的抗損傷性能和使用壽命提供新思路。
結題摘要
經過本項目三年來的支持，建立了微納米結構抗反、增透的最佳化設計方法及模擬分析軟體，發展了一種二氧化矽玻璃表面微結構加工技術，並針對355nm的紫外入射光進行了光學性能測試，結果表明玻璃表面的亞波長微結構具有較好的減反射特性，並且可以直接在襯底材料上製備，從而避免目前增透膜層引入的異質缺陷和應力失配問題，可充分提高高功率紫外雷射器的工作通量，在提升ICF雷射裝置的輸出能力方面有較好的套用前景。1、針對目前矢量計算方法難以計算較大結構，等效介質理論往往忽略了微結構散射引起的能量損失導致計算結果不夠精確的理論局限性，本項目發展了一種基於矢量電磁場和標量衍射理論的新的計算方法，並用其對石英表面微納米結構參數進行最佳化設計。2、針對熔石英玻璃表面大面積納米結構加工的低效率、高成本問題，提出干涉光刻（掩模）－反應離子刻蝕、PS微球單層自組裝（掩模）－反應離子束刻蝕、隨機金屬納米顆粒（掩膜）-反應離子刻蝕的二維微納結構加工方法，為高效、低成本、大面積製作用於抗反、增透的微結構表面提供了有效途徑。3、開展了一系列二氧化矽玻璃表面微結構製作實驗和光學測試實驗，實驗上獲得355nm紫外入射光的反射率在1%以下，預示著其在提高ICF雷射裝置的輸出能力方面有較好的套用前景。
