不同波长激光同时辐照薄膜热效应研究

通过分析两个不同波长激光同时辐照下薄膜体内驻波场分布并求解热传导方程,得到1064nm激光和355nm激光在三倍频分离膜内共同作用下二维温度场分布.研究表明:1064nm激光和355nm激光共同作用引起薄膜体内的温升峰值高于相同能量1064nm激光单独作用引起的薄膜体内的温升峰值,低于相同能量355nm激光单独作用引起的薄膜体内的温升峰值.

激光光刻技术的研究与发展

光刻技术作为制备半导体器件的关键技术之一将制约着半导体行业的发展和半导体器件的性能。随着半导体工业的发展,集成电路的特征尺寸越来越小,光刻技术将面临新的挑战。分析了激光光刻技术,包括投影式光刻和激光无掩膜光刻技术的研究现状,着重介绍了极紫外光刻(EUVL)作为下一代光刻技术的发展前景和技术难点、激光无掩膜光刻技术的发展,特别是激光近场扫描光刻、激光干涉光刻、激光非线性光刻等新技术的最新进展及其在高分辨率纳米加工领域的应用前景。

极紫外光刻材料研究进展

极紫外光刻是微电子领域有望用于下一代线宽为22nm及以下节点的商用投影光刻技术,光刻材料的性能与工艺是其关键技术之一。为我国开展极紫外光刻材料研究提供参考,综述了最近几年来文献报道的研究成果,介绍了极紫外光刻技术发展历程、现状、光刻特点及对光刻材料的基本要求,总结了极紫外光刻材料的研究领域和具体分类,着重阐述了主要光刻材料的组成、光刻原理,光刻性能所达到的水平和存在的主要问题,最后探讨了极紫外光刻材料未来的主要研究方向。

钛宝石激光晶体研究进展

钛宝石(Ti:Al_(2)O_(3))激光晶体具有高硬度、高热导、宽带吸收、宽带发射等性能特点,广泛应用于可调谐、高功率和超快激光领域。近年来,钛宝石晶体的生长技术、基础理论分析和器件化应用都得到了极大的发展,对其进行的研究也越来越深入、广泛。综述了钛宝石晶体材料研究和应用的主要进展。

高显色激光照明用宽光谱远程荧光转换材料

基于荧光陶瓷、荧光玻璃以及荧光晶体等远程荧光转换材料的新一代激光固态光源具有热稳定性高、热承载能力强、荧光特性稳定等特点,在汽车大灯、投影显示以及航天航海照明等领域具有广阔的应用前景。但其目前面临的瓶颈之一是难以实现可见光宽光谱发射,照明品质较低。本综述重点总结了近年来可应用于高显指、低色温激光白光光源的各类远程荧光转换材料的研究进展,分析了高流明密度激发下,激光光源光色品质下降的原因。阐述了现有单色和多色荧光体的光谱调控方案以及封装光源的显色指数、色温的提升效果。针对荧光转换材料需要重点解决的几个重要问题展开讨论,包括效能提升、高温猝灭和评判标准等三个方面。最后对宽光谱发射的远程荧光转换材料在固态照明与显示领域的应用前景进行了展望。

Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料的光谱调控研究进展

Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点,被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位,通过多种类基质化学组分取代可实现Ce^(3+)发射波长从460~610 nm范围内的连续可调,不仅大大拓宽了其潜在应用场景,也为Ce^(3+)发光理论的建立和完善提供了广泛的素材。然而随着近年来相关实验探索的大幅增加,种类较为庞杂的Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料特性与发射波长调控理论常常出现无法解释甚至矛盾之处,成为阻碍Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料发展的重要瓶颈之一。针对这一问题,本文简要介绍了基质化学组分取代调控Ce^(3+)发射波长的几种主要理论,综述了近年来Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料的研究进展,并结合理论与实验,主要从[CeO_(8)]畸变因子角度出发,讨论了离子取代对Ce^(3+)发光性能的影响。

激光诱导透明陶瓷损伤研究进展

在激光诱导损伤的响应中,透明陶瓷既有与其他光学元件的相似性,也表现出损伤的特殊性因其具有晶界、微气孔等微结构缺陷。强激光对透明陶瓷诱导损伤的形貌、分析损伤的规律并揭示损伤的机理的工作被开展,这有利于完善激光陶瓷的制备工艺,对降低高能激光系统的运行成本和提高负载能力均具有现实意义。本文综述了透明陶瓷激光诱导损伤的探究方法、损伤的影响因素和提升损伤阈值的途径3方面内容,并结合其他类光学元件较为成熟的研究思路或典型的探究方法。探讨了激光诱导透明陶瓷损伤中的几个研究重点及解决对策,对于高损伤阈值透明陶瓷的研制以及在强激光系统中的合理应用具有重要的参考价值。

Nd,Ce共掺YAG透明陶瓷的制备及其光谱性能研究

采用固相反应真空烧结法首次制备出Nd3+和Ce3+的掺杂浓度分别为1.0 at%和0.3 at%,Nd、Ce共掺YAG透明陶瓷,并对样品的相结构、显微结构、光学透过率和光谱性能进行了表征。结果表明,Nd3+和Ce3+都进入了YAG晶格,样品的平均晶粒尺寸约为5μm,1.5 mm样品的光学透过率除吸收带外基本都在75 at%以上。采用467 nm的激发源对样品Ce3+的5d能级进行激发,Ce3+通过对Nd3+的能量转移,实现了Nd3+的近红外发射,主荧光发射峰位于在1064 nm处,荧光寿命为256μs。

激光预处理提升DKDP晶体加工表面的抗损伤能力

针对晶体表面的损伤特性,采用小光斑扫描激光预处理技术预辐照DKDP晶体元件,并采用表面损伤自动探测系统实时分析每个脉冲辐照后晶体表面的损伤情况,比较预处理和未预处理区域的损伤点密度确定表面预处理效果,并进一步模拟分析表面各类缺陷在纳秒强激光辐照下的动态过程,解释激光预处理对精抛表面提升作用的微观机制并分析它对粗抛表面提升不明显的原因。实验结果表明,激光预处理技术对粗抛表面的提升作用并不明显,但是可以大幅度抑制精抛表面的损伤点密度。在本文的实验条件下,晶体表面的抗激光损伤能力可以提升约60%。比较体材料和精抛表面的预处理效果发现:当体材料的抗破坏能力通过预处理提升后,精抛表面的抗激光损伤能力也会提升,由此可见精抛表面的激光预处理效果与体材料性能相关。

蓝宝石晶体的热学性能研究

对热交换法生长的蓝宝石晶体的热学性质做了系统的研究。在298~1773 K的温度范围内,用热膨胀仪测量晶体的主热膨胀系数分别为α11=5.312×10-6~8.379×10-6K-1,α33=6.008×10-6~9.317×10-6K-1,r向热膨胀系数αr=5.402×10-6K-1~8.821×10-6K-1。在298~1273 K的温度范围内,测得晶体的比热为0.7798~1.2242 J/（g·K）。采用激光脉冲法测量了在298~1273 K温度范围内晶体的热扩散系数,并通过计算得出主热导率分别为k11=31.429~5.556 W/（m·K）和k33=33.611~7.651 W/（m·K）,r向热导率kr=36.521~9.153 W/（m·K）。

飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学

光学元器件的激光损伤问题,一直以来都困扰着超强超短激光系统的进一步发展。飞秒激光领域,激光脉冲引起的光学器件损伤主要由材料的本征特性决定。光学材料内的多光子电离、雪崩电离、导带电子弛豫等一系列非线性过程,与材料的激光损伤过程密切相关。利用泵浦探测技术,采用中心波长为800 nm,重复频率1 k Hz的飞秒激光脉冲,对Nb2O5/Si O2啁啾镜介质膜的内部与飞秒激光损伤相关的超快动力学进行了研究。发现强的泵浦光脉冲辐照结束后飞秒乃至几十皮秒的范围内,啁啾镜对探测光的反射率有一定程度的下降。反射率降低的主要原因是泵浦光在介质膜的Nb2O5层内激发的大量的自由电子对探测光吸收所致,且该过程对激光诱导损伤过程起主导作用。通过反射率的变化,对其介质膜内导带电子弛豫过程进行探究,测定得到其衰减寿命,分别为1.31、6.88、22.34 ps。

重频纳秒大能量激光增益介质初探

重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、军事防务等领域发挥着重要作用,本文详细介绍了Yb^(3+)或Nd^(3+)稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果,分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策,对其未来的发展前景进行了展望。

全啁啾镜色散补偿的亚8 fs钛宝石激光器

报道了一种基于全啁啾镜腔内色散补偿的、可长期稳定运行的亚8 fs钛宝石激光器.在4 W绿光抽运下,可获得300 mW、86 MHz脉冲输出.腔内用于色散补偿的两对啁啾镜是国内自主设计自行镀膜的,其对色散的精确控制可以在腔内不加尖劈对的情况下获得半宽超过150 nm超宽带输出.利用腔外色散补偿,脉冲宽度被压缩至7.9 fs,这是目前采用国产啁啾镜获得的最短脉宽,也是无尖劈对谐振腔获得的最短脉宽.同时,利用电路系统提供实时反馈调节,可保证钛宝石激光器长期稳定运行,24 h内功率抖动约0.6%.

二维金纳米阵列制备及其光学响应

有序贵金属纳米结构由于其本身所特有的光学响应及灵活调控能力,在微纳光电子材料与器件研究领域得到了广泛应用。在众多相关研究中,如何实现金(Au)纳米周期结构的大面积快速制备是人们关心的重要问题之一。采用纳米球自组装刻蚀方法,在大孔周期结构模板内部成功制备了新型二维Au纳米阵列,并有效避免了杂散Au纳米颗粒的产生。通过进一步的工艺优化和参量控制,实现了Au纳米颗粒尺寸的灵活调控,并探讨了其结构形成的物理机理。光学测试研究结果揭示了二维Au纳米阵列的表面等离子体吸收与散射响应,并证明其在近红外飞秒脉冲激励下具有显著的双光子吸收(饱和)效应。该研究结果在太阳能电池,光开关及材料微纳制备等领域具有潜在应用。

电子束自动扫描SiO_2材料沉积速率控制实验研究

沉积速率是电子束蒸发制备光学薄膜的重要工艺参数之一,影响着成膜的微观结构和化学成分,从而对薄膜的光学性质和机械性质都产生很大的影响。SiO2材料是制备光学薄膜的主要低折射率材料之一,由于其导热性很弱,并且以升华的方式进行蒸发,因此在蒸发过程中表面会出现凹坑,影响其蒸发特性,不利于沉积速率的稳定。考虑到SiO2材料的蒸发特性,进行了电子束自动蒸发SiO2材料沉积速率控制实验,利用设计的扫描控制仪,采用设计的路径进行焦斑自动扫描,在扫描过程中采用比例-积分-微分(PID)闭环反馈法对沉积速率进行控制,实验结果表明,通过控制可以得到良好的材料表面特性和较稳定的沉积速率。

无机激光热刻蚀材料的研究进展

激光热刻蚀技术是近年发展起来的利用激光热刻蚀薄膜的热变化阈值特性突破光学衍射极限进行纳米图形制备的新技术,在亚波长纳米结构器件和高密度光盘母盘制造等领域具有广阔的应用前景。阐述了激光热刻蚀技术的基本原理和特点,以及对激光热刻蚀材料性质的要求,综述了相变型激光热刻蚀薄膜材料(包括硫系相变薄膜材料、金属亚氧化物薄膜材料和陶瓷复合薄膜材料)、热分解型激光热刻蚀薄膜材料和化学反应型激光热刻蚀薄膜材料的最新研究进展。分析并总结了无机激光热刻蚀材料的激光热刻蚀机制,在此基础上对无机激光热刻蚀材料的发展趋势和前景进行了探讨。

Bi20Sb80薄膜的皮秒激光脉冲诱导瞬态光学响应

利用抽运-探测技术研究了皮秒激光脉冲诱导下Bi20Sb80(BiSb)薄膜的时间分辨反射率演化过程。利用原子力显微镜和椭圆偏振光谱仪研究了激光诱导开关前后薄膜微区的表面结构特征和光学特性。结果表明,在一定能量密度范围内的皮秒激光脉冲作用下,该薄膜具有快速光热开关特性,瞬态反射率变化的开关时间约为19 ns,且不随激光能量密度的变化而变化,在多次脉冲重复作用下具有较好的重复性和稳定性。表明BiSb薄膜有望用于超快光存储超分辨掩模结构中,这将为发展新型快速开关掩模材料和理解BiSb作为超分辨掩模的工作机理提供帮助。

WO3含量对Tm^3＋掺杂TeO2-WO3-La2O3玻璃热学性能及光谱性质的影响

研究了(90-x)TeO2-xWO3-9La2O3-1Tm2O3(x=10、20、30(mol%))玻璃(以下简称TWL玻璃)的热学性能和光谱性质.研究发现WO3的增加可以提高TWL玻璃的热稳定性,降低玻璃的热膨胀系数.WO3含量为30mol%时,玻璃化转变温度Tg达457℃,DTA曲线上无析晶开始温度Tx,且热膨胀系数降为1.224×10-5/℃(30~300℃).玻璃的最大声子能量随WO3的增加而略微增大.用J-O理论计算了Tm3+离子在TWL玻璃中的光谱参数和部分能级的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命.用M cCumber理论计算了Tm3+离子3F4→3H6跃迁的受激发射截面,在60TeO2-30WO3-9La2O3-1Tm2O3玻璃中,Tm3+离子的最大受激发射截面达到9.6×10-21cm2.研究结果表明,60TeO2-30WO3-10La2O3玻璃具有优良的热学性能和光谱性质,是一种实现~2.0μm激光输出的理想玻璃基质材料.

Yb^3＋,Ho^3＋共掺氧化钇透明陶瓷的制备及其性能

研究了共沉淀法制备Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末及其透明陶瓷的烧结工艺,采用Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Ho(NO3)3的混合溶液为母盐溶液,以氨水为沉淀剂,在不同pH值下,用共沉淀法制备得到了碱式硝酸盐前驱体沉淀。1100℃煅烧2h得到Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末。采用0.5wt%的TEOS(正硅酸四乙酯)为添加剂,1700～1850℃真空烧结15～25h后,得到了Yb/Ho∶Y2O3透明陶瓷。

退火温度对宽带脉冲压缩光栅载体金属/介质多层高反膜的影响

分别以金(Au)作为金属层材料,氧化铪(HfO2)与氧化硅(SiO2)作为高低折射率层材料,利用物理气相沉积方法制备了用于宽带脉冲压缩光栅制作的金属/介质多层高反膜,研究了退火温度对其表面均方根粗糙度、反射率及抗化学清洗破坏能力的影响。实验结果表明:退火前后样品表面均方根粗糙度变化很小;提高退火温度能提高金属/介质多层膜的抗化学清洗破坏能力,但反射率会随之下降。250℃退火10 h后金属/介质多层膜不仅可以承受住化学清洗过程,而且反射率下降也比较小,可以作为金属/介质多层膜的最佳退火工艺。