脉冲激光对类金刚石(DLC)薄膜的热冲击效应研究

强激光辐照红外热像系统时,可造成系统的干扰和破坏,激光的波长不同,对系统的破坏效果也不同.为了保护红外系统窗口以及提高窗口的透过率,红外窗口广泛沉淀类金刚石(DLC)薄膜.当入射的激光波长位于红外系统响应波段外时,激光对系统的破坏首先是激光对DLC薄膜的破坏.以波长为1·06μm的激光为例,研究了脉冲激光对DLC薄膜的损伤机理,建立了DLC薄膜的热冲击效应模型,并通过求解热传导和应力平衡方程,得出了薄膜的温度场和应力场分布.理论分析表明,热应力破坏在脉冲强激光对DLC膜的损伤机理中占主导地位.当辐照能量密度为E0=100mJ·cm-2时,在薄膜表面距光斑中心约40μm区域内的压应力明显超出其断裂强度,将造成膜层的剥离、脱落.理论分析与实验结果基本相符,表明建立热冲击效应模型的正确性.