高損傷閾值超短雷射脈衝用啁啾鏡關鍵技術研究

《高損傷閾值超短雷射脈衝用啁啾鏡關鍵技術研究》是依託同濟大學，由張錦龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高損傷閾值超短雷射脈衝用啁啾鏡關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張錦龍
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

在飛秒雷射系統中，色散補償的有限控制制約著超短雷射脈衝的形成，啁啾鏡在寬波段具有對二階和高階色散的補償能力，特別適合解決超短雷射的脈衝展寬問題。隨著雷射脈衝強度的不斷提高，啁啾鏡的損傷閾值將顯得越來越重要，目前國內在這方面研究較少，將會制約我們在超強超短雷射脈衝系統方向的發展。因此研究高損傷閾值啁啾鏡的基礎科學和技術問題具有重要科學意義和套用價值。本項目提出了電子束蒸發工藝製備HfO2/SiO2啁啾鏡實現高損傷性能的新方案，建立考慮鍍膜誤差和電場分布的膜系設計方法，深入研究HfO2薄膜損傷性能提升的新工藝，結合寬光譜直接監控開發具有實時擬合最佳化能力的高精度電子束蒸發技術，研究啁啾鏡元件性能的演化規律，開展超短脈衝雷射與啁啾鏡相互作用的理論模擬，對超短脈衝雷射作用下啁啾鏡的損傷特性進行深入研究。本項目的研究成果將為製備實用的高損傷閾值啁啾鏡提供關鍵技術儲備，推動高功率超短脈衝雷射裝置的發展。

結題摘要

針對超短脈衝雷射用高損傷閾值啁啾鏡的需求，系統研究了啁啾鏡薄膜的最佳化設計方法、精確製備技術及特性表征。研究工作的開展基本上按照項目的研究計畫和實施方案進行，完成了項目的研究內容和研究目標。主要取得了四方面的研究成果：○1在啁啾鏡設計方面：最佳化設計了不同頻寬、不同薄膜材料的啁啾鏡，在最佳化過程中考慮鍍膜誤差的影響實現對誤差較不敏感的啁啾鏡設計，在目標函式中引入電場分布得到了電場分布較小的啁啾鏡膜系，分析了啁啾鏡誤差敏感性、電場分布與色散特性之間的關係；○2在HfO2單層薄膜的微觀結構和巨觀性能研究：分析了不同製備工藝下HfO2單層薄膜的弱吸收特性、截止帶邊以及折射率參數，研究了HfO2單層薄膜的微觀結構特性；○3在薄膜精確控制方面：分析薄膜製備過程中影響監控精度的因素，發現監控因子隨鍍膜過程的變化規律，薄膜製備精度優於1%，分析啁啾鏡薄膜光譜、色散、應力隨時間的變化規律，開發了低缺陷密度的啁啾鏡製備工藝流程；○4在啁啾鏡損傷特性研究方面，研究了不同薄膜結構啁啾鏡的損傷特性，分析了電場分布和損傷之間的規律，利用電子數密度理論對啁啾鏡損傷進行了模擬，深入研究了飛秒雷射作用下節瘤缺陷的損傷規律。依據上述研究成果製備的高損傷閾值啁啾鏡頻寬可達200nm，350飛秒雷射作用下損傷閾值達到了1.2J/cm2。 相關研究工作發表Optics Express（2篇）、Applied Optics（3篇）等SCI和EI檢索文章8篇，相關工藝技術研究申請發明專利2項，近3年來1次在光學干涉薄膜方面的國際會議上做邀請報告，3次做口頭報告。