《KDP/DKDP晶體元件新型功能化學膜研究》是依託同濟大學，由沈軍擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：KDP/DKDP晶體元件新型功能化學膜研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：沈軍
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在ICF研究中，高功率雷射裝置要求頻率轉換KDP/DKDP晶體元件的溶膠-凝膠膜具有高雷射損傷閾值、對環境穩定、防潮性能好且能量傳輸效率高的複合功能和特性。但由於DKDP晶體元件晶相轉變溫度低、對濕度特別敏感，在很大程度上限制了膜層製備和後處理工藝，從而對膜層性能產生較大的負面影響，無法滿足未來裝置的使用要求。本項目針對該現狀，從溶膠特性和膜層結構的基礎性研究入手，探索溶膠合成、微結構控制，及其微觀、巨觀特性與膜層最終性能之間的規律性關係。重點研究膜層的低溫合成機理、製備和後處理工藝；膜層在強雷射輻照及複合真空污染的特殊工作環境條件下的特性和演變規律，提高其強雷射耐受性和抗污染能力，實現KDP/DKDP晶體溶膠-凝膠薄膜新型複合功能的工藝途徑，為我國未來大型雷射裝置的KDP/DKDP晶體元件的新型化學膜製備工藝研究與套用提供必要的基礎依據和實用或可借鑑的關鍵技術。
結題摘要
KDP/DKDP晶體是高功率雷射系統中必不可少的三倍頻雷射轉換光學元件，但由於其在空氣中極易潮解發霧，使用過程中通常需要鍍制防潮保護膜。本項目著重研究了SiO2溶膠的改性處理，通過添加不同修飾劑，鈍化SiO2顆粒，降低表面能，進而得到具有高雷射損傷閾值及優良防潮性能的溶膠-凝膠光學減反膜。通過辛基三甲氧基矽烷對溶膠的修飾，獲得了具有耐潮濕環境穩定性的薄膜，在相對濕度90%RH環境中放置4周后透過率僅下降0.23%。探究回流前、回流後添加修飾劑六甲基二矽氮烷（HMDS）對溶膠pH值的影響，結合KDP/DKDP晶體弱酸性的特點，最終確定採用回流前添加修飾劑的方式製備改性溶膠。由HMDS改性溶膠製備的薄膜具有良好的疏水性能，水接觸角為156°，且在55%RH環境中放置4個月透過率僅下降約0.3%，真空環境污染1個月下降約0.5%。鍍膜後的KDP晶體元件在351nm處透過率達99.3%，雷射損傷閾值為11.40J/cm2（355nm, 3ns）。本項目的研究成果為KDP/DKDP晶體原件的防潮減反膜的製備與套用提供了必要的科學依據和技術參考。KDP/DKDP晶體是高功率雷射系統中必不可少的三倍頻雷射轉換光學元件，但由於其在空氣中極易潮解發霧，使用過程中通常需要鍍制防潮保護膜。本項目著重研究了SiO2溶膠的改性處理，通過添加不同修飾劑，鈍化SiO2顆粒，降低表面能，進而得到具有高雷射損傷閾值及優良防潮性能的溶膠-凝膠光學減反膜。通過辛基三甲氧基矽烷對溶膠的修飾，獲得了具有耐潮濕環境穩定性的薄膜，在相對濕度90%RH環境中放置4周后透過率僅下降0.23%。探究回流前、回流後添加修飾劑六甲基二矽氮烷（HMDS）對溶膠pH值的影響，結合KDP/DKDP晶體弱酸性的特點，最終確定採用回流前添加修飾劑的方式製備改性溶膠。由HMDS改性溶膠製備的薄膜具有良好的疏水性能，水接觸角為156°，且在55%RH環境中放置4個月透過率僅下降約0.3%，真空環境污染1個月下降約0.5%。鍍膜後的KDP晶體元件在351nm處透過率達99.3%，雷射損傷閾值為11.40J/cm2（355nm, 3ns）。本項目的研究成果為KDP/DKDP晶體原件的防潮減反膜的製備與套用提供了必要的科學依據和技術參考。
