《绿光激光器光学系统滤波器的设计与制备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绿光激光器光学系统滤波器的设计与制备（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、绿光激光器光学系统滤波器的设计绿光激光器光学系统滤波器的设计与制备与制备 答辩提纲答辩提纲一. 绪论二. 理论基础三. 滤光片的设计一 绪论 在生物工程，国防科技，医疗手术，在生物工程，国防科技，医疗手术，激光显示等领域中绿光激光器都有着广激光显示等领域中绿光激光器都有着广泛的应用，光学干涉截止滤光片是绿光泛的应用，光学干涉截止滤光片是绿光激光器光学系统重要的光学元件激光器光学系统重要的光学元件一 绪论1 国内发展状况 兰州物理研究所一表面工程技术国家级重点实验室研制的星载激光防护薄膜,其光学性能指标,在遥感仪器的工作波段500900nm范围内,平均透射率达到95.2%，对1315nm波长的激
2、光反射率超过99%。2 国外发展状况 美国陆军纳蒂克研究发展和工程中心研制一种激光防护镜,是利用热溶氨基甲酸乙脂粘合剂胶层将镀有多层反射介质膜的玻璃箔、聚碳酸酷镜片粘结压制而成。这种防护镜可对532nm、694nm和I064nm三种波长激光进行有效防护,其相应光密度可以达到4，可见光透过率为73%左右。一 绪论3 研究内容：（1）筛选合适的镀膜材料。（2）利用TFCalc进行膜系的优化设计。（3）完成薄膜的制备。（4）进行成品的光谱性能测试，分析理论设计薄膜与实际制备薄膜光学性能有差异的原因。二 理论基础2.1 光学薄膜的多光束干涉 1）两束光叠加的干涉强度的计算公式）两束光叠加的干涉强度的计
3、算公式：2cos22121IIIII2）反射率公式：）反射率公式： 2cos212cos2212221212221*rrrrrrrrrrR3）透射率透射率：）透射率透射率： 2cos2r1r - 1r1- 12122212221rrrRT二 理论基础2.2 特征矩阵 1 1）单层膜的特征矩阵：）单层膜的特征矩阵：21111111cossinsincosiiCB 2 2）多层膜的特征矩阵：）多层膜的特征矩阵：11111111cosisinisincoskkjCB三 滤光片的设计3.1 滤光片的光谱参数表波长波长 透过率透过率 532nm 95% 1064nm 99%;1064nm R99%三 滤
4、光片的设计3.3.2 后面增透膜的设计 目的：为了提高透过率，为了提高透过率，减少基底背面的反射损失减少基底背面的反射损失。1）基础膜系结构：Sub|HLHLHL|Air、2）最后膜系：Sub|1.37H 1.08L 1.49H 1.71L 1.13H 0.63L|A 中心波长： 700nm3 3）400700nm波段范围内增透膜光谱透射波段范围内增透膜光谱透射率曲线率曲线结果：结果：532nm T95% 490nm600nm T95% 三 滤光片的设计3.3.3 基底两面均镀膜后的结果理论曲线4004001200nm1200nm波段范围内的理论波段范围内的理论设计光谱透射率曲线设计光谱透射率
5、曲线结果：结果： 532nm 532nm处处 T99.8%; T99.8%; 490nm 490nm590nm T99%; 590nm T99%; 1064nm 1064nm处处 R99.7%; R99.7%; 1010nm 1010nm1100nm R99.5%1100nm R99.5%所得到的理论设计曲所得到的理论设计曲线达到了设计目标线达到了设计目标,并并且理论光谱性能很好。且理论光谱性能很好。四 薄膜的制备4.1 镀膜设备成都天星真空科技有限成都天星真空科技有限公司生产的型号为公司生产的型号为TXX7 TXX7 00-00-的的镀膜机镀膜机 真空系统真空系统 三部分三部分 蒸发系统蒸发
6、系统 膜厚监控系统膜厚监控系统四 薄膜的制备4.2 膜厚监控 薄膜厚度的监控主要分为石英晶体振荡法和光电极值法两种方法。（晶控、光控） 本膜系为非周期膜系而且为非规整膜系，并且膜层数并不太多，所以在本次膜层监控时采用晶控方式监控膜层的几何厚度。 四 薄膜的制备4.3 镀膜工艺过程1）清洁真空室清洁真空室加膜料加膜料清洁基底清洁基底装件装件抽真空抽真空烘烤烘烤离子轰击离子轰击预熔预熔蒸发蒸发测试测试真空镀膜流程图真空镀膜流程图2） 离子源是薄膜制备过程中不可离子源是薄膜制备过程中不可缺少的辅助设备。缺少的辅助设备。五 测试结果分析与总结 采用日本岛津UV-3150型分光光度计测试膜层的光谱特性，
7、光学性能测试结果如下图所示： 结果：结果：532nm处处 T95%; 1064nm处处 R99% 实验结果满足本课题要求实验结果满足本课题要求4001200nm 光谱透过率曲线光谱透过率曲线五测试结果分析与总结 分析：分析：1）曲线在曲线在532nm532nm波段附近有波纹，主要是由于空气中微波段附近有波纹，主要是由于空气中微小颗粒以及小颗粒以及C02C02等物质的干扰引起的等物质的干扰引起的；2）可以看出实际测试结果与理论设计曲线存在一些差距，可以看出实际测试结果与理论设计曲线存在一些差距，经分析原因有如下经分析原因有如下： a a 镀膜后的基片表面粗糙度与光洁基片相镀膜后的基片表面粗糙度与
8、光洁基片相比有所下降，会造成光在薄膜表面的散射损耗比有所下降，会造成光在薄膜表面的散射损耗, ,使透射率下降；使透射率下降； b b 在实验中各项工艺参数的变化会引在实验中各项工艺参数的变化会引起薄膜材料的起薄膜材料的Tooling值改变，值改变， 从而从而影响镀制的实际膜厚，就会产生一定影响镀制的实际膜厚，就会产生一定的厚度误差；的厚度误差；五测试结果分析与总结 c 在制备过程中，电子枪功率与蒸发速率的相互影响、充氧量对真空度的影响以及离子源参数的影响，都会导致工艺参数存在一定的不稳定性，同时材料折射率受工艺参数影响会在一定范围内有所变化。五 测试结果分析与总结 总结：1 本课题所使用的基底
9、是K9玻璃，选择H4和Si02做为高低折射率材料，利用TFCalc软件对膜系进行优化设计，最终得到符合透射率和反射率要求的干涉截止滤光片。2 镀膜前采用低能离子轰击基底的方法来提高薄膜的抗激光损伤阈值。3 3 采用离子辅助沉积的方式，可以提采用离子辅助沉积的方式，可以提高薄膜与基底的附着力、改善薄膜应高薄膜与基底的附着力、改善薄膜应力，提高薄膜的光学性能和机械性能力，提高薄膜的光学性能和机械性能。五 测试结果分析与总结4 镀制完成成品后，发现镀膜之后的实际膜层厚度与理论设计时的膜层厚度有所差异，可能是由于镀膜过程中工艺参数的变化或者晶控片位置的原因导致的，在今后的学习中要加深学习对膜层厚度的优化设计方法，避免再次造成这样的误差，这是我们今后着重研究的方向。六 致谢 谢谢各位老师！O(_)O
绿光激光器光学系统滤波器的设计与制备
