HfO_2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的Piranha溶液清洗

为了提高HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅(PCG)的抗激光损伤性能,使用Piranha溶液(浓硫酸和双氧水的混合液)清洗PCG去除其制作工艺和使用过程中残留在表面的污染物,包括CHF3作为工作气体对HfO2进行反应离子束刻蚀生成的碳氟化合物及金属氟化物。对Piranha溶液的清洗温度、组成成分、清洗时间、清洗遍数等参数进行了系统研究,用扫描电子显微镜(SEM)观察清洗前后的PCG表面形貌,用X射线光电子能谱仪(XPS)检测清洗前后PCG表面的元素成分及其原子分数的变化,并分析了各残留污染物的去除机理。实验结果表明:Piranha溶液能有效去除PCG表面污染物,而且清洗温度越高,清洗遍数越多,对PCG表面残留污染物的去除效果越显著。在90℃下60min有效活性时间内,使用浓硫酸和双氧水体积比为2∶1的Piranha溶液清洗3遍以上,PCG表面残留的F元素的原子分数接近0.1%(XPS的分辨极限),达到良好的清洗效果。

多层介质膜脉宽压缩光栅清洗方法研究

采用SPM(Sulfuric-Peroxide Mixtures,98wt%H2SO4+30wt%H2O2)+兆声(方法1)和氧等离子体+HPM(Hydrochloric/Peroxide Mixture,37wt%HCl+30wt%H2O2+DIH2O)+兆声(方法2)两种清洗方法对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗,并对清洗前后样品的表面元素含量、衍射效率、表面粗糙度、表面温升以及激光损伤阈值等参数进行测量以评估两种清洗方法清洗效果。在入射角70°,脉宽12 ns,s偏振,波长1064 nm的激光辐照下,经过清洗方法1清洗后的光栅样品单脉冲激光损伤阈值为7.55 J/cm2,而方法2清洗后的样品损伤阈值为5.32 J/cm2。另外,虽然经过方法2清洗后样品表面杂质含量更低,但是在衍射效率、表面粗糙度和表面温升都劣于经方法1清洗后的样品,进一步分析发现方法2中氧等离子体清洗过程引入的Fe元素影响了其样品损伤性能和温升性能。因此,SPM清洗方法可以作为多层介质膜脉宽压缩光栅提升抗激光损伤性能的优化清洗方案。

飞秒激光用多层介质膜脉宽压缩光栅的设计

以薄膜光学的干涉理论和衍射光学的傅里叶模式理论为基础,给出了0·8μm飞秒激光器用多层介质膜脉宽压缩光栅的理论设计;设计采用H3L(HL)^9H0·5L2·4H的多层介质膜为基底,当刻蚀后表面浮雕结构的占宽比为0·35,线密度为1480线/mm,槽深为0·2μm,顶层HfO2的剩余厚度为0·15μm时,对于Littrow角度(36·7°)和TE波模式入射的衍射光栅其-1级衍射效率达到95%以上.

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。

多层介质膜脉冲压缩光栅激光损伤特性研究进展

本文结合国内外研究情况,概括性介绍了用于啁啾脉冲放大系统中的多层介质膜脉冲压缩光栅的激光损伤特性研究进展,包括多层介质膜的损伤、表面浮雕结构的损伤,以及介质膜光栅损伤的影响因素。在关于介质膜光栅激光损伤的影响因素中又分别介绍了槽型结构、制备工艺、激光参数、脉冲数量、热应力和杂质缺陷对其抗激光损伤阈值的影响。最后,从结构设计、制备工艺以及后期处理等方面,介绍了提高多层介质膜光栅抗激光损伤阈值的常用方法。

介质膜光栅槽形无损检测方法的研究

为了从理论上探究介质膜基底光刻胶光栅掩模槽形的检测方法,对此种光栅掩模建立了以C方法为理论基础的衍射效率理论计算的数学模型,并将从实际光栅掩模的SEM照片得出的光栅槽形参数带入到该模型中,得到了一系列-1级衍射光的光谱分布曲线,这些曲线的变化趋势与一定光栅槽形相对应,提出了通过测量衍射光的光谱分布曲线判断光栅槽形的无损检测方法。分析表明,该方法在光栅槽形的检测过程中,可以较为有效地判断光刻胶是否到底,而这一点在掩模的制作工艺中至关重要。

群速弥散效应对超短激光脉冲脉宽压缩的影响

本文对非线性介质中的群速色散效应进行了详细分析，指出群速弥散现象是影响超短激光脉冲其脉宽压缩的重要因素之一．另外计算还表明：腔镜的二、三阶色散在中心频率附近较小、两端较大，并且，其色散量的大小与高低镀膜层折射率之比以及镀膜层数等有关。

金属/介质膜脉宽压缩光栅研究进展

超短超高能量脉冲激光作为研究光和物质相互作用的有力手段得到了广泛研究。啁啾脉冲放大系统是产生这种激光的关键部分,其中脉宽压缩光栅作为啁啾脉冲放大系统的核心组成器件,具有至关重要的作用。金属/介质膜光栅具有高衍射效率、宽工作带宽、高激光损伤阈值等优良特性,受到了广泛关注。详细综述了金属/介质膜脉宽压缩光栅的发展概况,重点分析了金属/介质膜光栅的设计原理和制作工艺,展望了金属/介质膜光栅的发展前景,旨在增进对金属/介质膜脉宽压缩光栅的了解。

全电介质脉宽压缩光栅的研究进展

超短脉冲超高能量激光器作为研究光和物质相互作用以及惯性约束聚变的手段而得到了广泛的应用。综述了应用于啁啾脉冲放大(CPA)系统的脉冲压缩光栅(PCG)的发展概况;分析和评述了脉宽压缩光栅的设计原理和制作工艺,并给出了脉宽压缩光栅的发展展望。实践和理论证明采用多层膜介质衍射光栅是实现高性能脉宽压缩光栅的一种优良的设计方案。

高抗激光损伤阈值光栅后处理抛光技术研究

脉冲压缩光栅是实现高能量激光的核心光学元器件,其制造过程中产生的表面污染物和微结构缺陷成为限制高功率激光系统发展的技术瓶颈,为了提升光栅的激光诱导损伤阈值,提出利用磁性复合流体进行脉冲压缩光栅(PCG)后处理抛光研究。对抛光前后光栅样品的微观结构,表面形貌、表面粗糙度、衍射效率和激光诱导损伤阈值等参数进行测量,进行抛光前后光栅表面质量和光栅性能的评估。研究发现,磁性复合流体抛光能够在不破坏实际光栅结构的前提下抑制加工过程产生的毛刺,微结构缺陷等;经3 min抛光后,光栅顶部表面粗糙度从21.36 nm下降到3.73 nm;激光诱导损伤阈值从2.8 J/cm^(2)提高到3.8 J/cm^(2),抗激光损伤性能提升35.7%,且不影响衍射效率。实验结果表明:磁性复合流体抛光是一种可以提高光栅元件表面质量,提升光栅元件光学性能的有效方法。

基于泄漏模共振的多层介质膜光栅宽角谱特性实现

基于泄漏模共振产生多层介质膜光栅(MDG)的-1级高衍射效率的理论,重点分析了产生MDG的-1级宽衍射角谱的物理机理,提出薄匹配层能有效提高MDG的-1级衍射角谱带宽.采用傅里叶模式理论计算MDG的衍射效率,给出了中心波长为1040nm,Littrow角37.9°附近±11°范围内衍射效率大于90%的宽角谱MDG设计结果,且设计参数具有良好的工艺宽容度.

超高强度激光脉冲压缩用衍射光栅

衍射光栅是超高强度激光脉冲压缩器的核心元件之一,其高衍射效率、高损伤阈值和大尺寸的苛刻要求是普通商业光栅所远远不能满足的.文章对高强度激光超短脉冲压缩用衍射光栅的基本要求、主要类型、研究现状进行了综述.