溶胶-凝胶ZrO2-TiO2高折射率光学膜层的抗激光损伤性能研究

• 作者: 吴东 孙予罕 张磊 徐耀 梁丽萍 盛永刚 蒋晓东 魏晓峰
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: ZrO2-TiO2薄膜 溶胶-凝胶 激光诱导损伤 光学带隙
• 年，卷（期）: 2007,（6）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 3596-3601
• 页数: 6页
• 分类号: O4
• 字数: 3669字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1000-3290.2007.06.092

摘要

采用溶胶-凝胶方法制备了ZrO2-TiO2(Ti含量为0-100 mol%)高折射率光学薄膜.借助激光动态光散射技术研究溶胶微结构.采用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、薄膜光学常数分析仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统表征.结果显示,溶胶-凝胶工艺可以在部分牺牲折射率的情况下,使膜层的抗激光损伤性能得到大幅度提升.随Ti含量从0mol%增加至100 mol%,膜层的平均损伤阈值呈下降趋势,当Ti含量从0mol%增加至60mol%时,平均损伤阈值从57.1 J/cm2下降到21.1 J/cm2(辐照激光波长为1053 nm,脉冲宽度为10 ns,"R/1"测试模式),当Ti含量从60mol%增加至100mol%时,平均损伤阈值变化很小.综合溶胶微结构、膜层光学性能和损伤实验结果可以推断,强激光诱导多光子吸收是引起膜层损伤的主要原因.不同配比的复合膜之间光学带隙的显著差异导致相同辐照激光情况下多光子吸收的概率发生变化,从而导致损伤阈值的规律性变化.