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表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤

余霞 徐娇 张彬

余霞, 徐娇, 张彬. 表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1243003-1243003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1243003
引用本文: 余霞, 徐娇, 张彬. 表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1243003-1243003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1243003
Yu Xia, Xu Jiao, Zhang Bin. Thermal melting damage of thin film components induced by surface impurities and nodule defects[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1243003-1243003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1243003
Citation: Yu Xia, Xu Jiao, Zhang Bin. Thermal melting damage of thin film components induced by surface impurities and nodule defects[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1243003-1243003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1243003

表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤

doi: 10.3788/IRLA201847.1243003
基金项目: 

科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(2014RA4051);天津市薄膜光学重点实验室开放基金课题(KJWX170620)

详细信息
    作者简介:

    余霞(1992-),女,硕士生,主要从事光学薄膜元件损伤方面的研究。Email:yuxia0612@163.com

  • 中图分类号: O484

Thermal melting damage of thin film components induced by surface impurities and nodule defects

  • 摘要: 在高功率激光系统中,光学薄膜元件表面杂质和体内节瘤缺陷是导致薄膜元件损伤的关键因素。通过建立强激光连续辐照下光学薄膜元件的热分析模型,分析在不同激光辐照时间和功率密度下,表面杂质和节瘤缺陷对光学薄膜元件损伤的影响及其规律。结果表明,在强激光连续辐照下,当表面杂质粒子尺寸处于一定范围内时,随着杂质粒子尺寸的增大,薄膜元件上的最高温度随之升高,且大而浅的节瘤缺陷种子对膜层的温升影响较大。随着激光功率密度的提高和激光辐照时间的增长,表面杂质造成薄膜元件热熔融损伤的粒子尺寸范围越大,节瘤缺陷造成薄膜元件热熔融损伤的种子深度和尺寸范围也越大。
  • [1] Liu Zhichao, Zheng Yi, Pan Feng, et al. Effect of 1064 nm laser conditioning on damage morphology change process on HfO2/SiO2 reflective film[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6):0606003. (in Chinese)刘志超, 郑轶, 潘峰, 等. 1064 nm激光预处理对HfO2/SiO2反射膜损伤形态转化影响研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6):0606003.
    [2] Zhao Yuan'an, Hu Guohang, Liu Xiaofeng, et al. Laser conditioning technology and its applications[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(12):2938-2947. (in Chinese)赵元安, 胡国行, 刘晓凤, 等. 激光预处理技术及其应用[J]. 光学精密工程, 2016, 24(12):2938-2947.
    [3] Tuniyazi Abudusalamu, Cheng Xinbin, Bao Ganghua, et al. Laser induced damage characteristics of nodules in thin-film polarizers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2461-2466. (in Chinese)阿卜杜萨拉木图尼亚孜, 程鑫彬, 鲍刚华, 等. 偏振分光膜中节瘤的激光损伤特性[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(8):2461-2466.
    [4] Miao Xinxiang. Metal pollution-induced mechanism of fused silica surface damage[D]. Mianyang:China Academy of Engineering Physics, 2009:40-50. (in Chinese)苗心向. 金属污染诱导熔石英表面损伤机理研究[D]. 绵阳:中国工程物理研究院, 2009:40-50.
    [5] Zhang Cuijuan, Fu Bo, Zhang Dayong, et al. Damage mechanisms of multiplayer films filters under continuous laser irradiation[J]. Applied Laser, 2009(5):431-434. (in Chinese)张翠娟, 付博, 张大勇, 等. 连续激光作用下滤光片熔坑形成机理研究[J]. 应用激光, 2009(5):431-434.
    [6] Martin P, Morono A, Hodgson E R, et al. Laser induced damage enhancement due to stainless steel deposition on KS-4V and KU1 quart glasses[J]. Journal of Nuclear Materials, 2004, 8(329-333):1442-1445.
    [7] Sparks M, Duthler C J. Theory of infrared absorption and material failure in crystal containing inclusion[J]. Journal of Applied Physics, 1973, 44(7):3038-3045.
    [8] Wang Libin, Ma Weixin, Ji Lailin, et al. Influence of metal particles on damage threshold of fused silica at 3[J]. Chinese Journal of Lasers, 2012, 39(5):22-26. (in Chinese)王立斌, 马伟新, 季来林, 等. 三倍频激光下金属颗粒对熔石英元件损伤阈值的影响[J]. 中国激光, 2012, 39(5):22-26.
    [9] Zhang Yaoping, Xu Hong, Ling Ning, et al. Study on the surface defect density of infrared laser thin film[J]. Applied Laser, 2005, 25(3):165-168. (in Chinese)张耀平, 许鸿, 凌宁, 等. 红外激光薄膜表面缺陷研究[J]. 应用激光, 2005, 25(3):165-168.
    [10] Xu Jiao, Chen Lixia, You Xinghai et al. Thermal stress damage of thin film components caused by surface impurities[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(6):0614003. (in Chinese)徐娇, 陈丽霞, 游兴海, 等. 表面杂质诱导薄膜元件的热应力损伤[J]. 光学学报, 2017, 37(6):0614003.
    [11] Cao Dingxiang. Study on thermal effects and thermal management in high power solid laser[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2008. (in Chinese)曹丁象. 高功率固体激光系统的热效应及热管理研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2008.
    [12] Li Qin, Liu Haidong, Zhu Minbo. Application of thermal simulation in the structural design of electronic system[J]. Electronics Process Technology, 2006(3):165-167, 181. (in Chinese)李琴, 刘海东, 朱敏波. 热仿真在电子设备结构设计中的应用[J]. 电子工艺技术, 2006(3):165-167, 181.
    [13] Hu Peng, Chen Faliang. Inclusion damage mechanisms of optical glass under laser irradiation[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2005, 17(7):961-965. (in Chinese)胡鹏, 陈发良. 激光辐照下杂质诱导光学玻璃损伤的两种机理[J]. 强激光与粒子束, 2005, 17(7):961-965.
    [14] Shan Y, He H, Wei C, et al. Thermomechanical analysis of nodule damage in HfO2/SiO2 multilayer coatings[J]. Chinese Optics Letters, 2011, 9(10):103101-103104.
    [15] Dijon J, Poulingue M, Hue J. Thermomechanical model of mirror laser damage at 1.06m:I. Nodule ejection[C]//Laser-Induced Damage in Optical Materials, International Society for Optics and Photonics, 1999:387-397.
    [16] Fan Zhengxiu, Shao Jianda, Yi Kui, et al. Optical Coating and Application[M]. Shanghai:Shanghai Jiao Tong University Press, 2014:509-510. (in Chinese)范正修, 邵建达, 易葵, 等. 光学薄膜及其应用[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2014:509-510.
    [17] Liu Guangtong. Atmospheric dust fall source analysis in hohhot[D]. Hohhot:Inner Mongolia Normal University, 2008. (in Chinese)刘广通. 呼和浩特市大气降尘及源分析[D]. 呼和浩特:内蒙古师范大学, 2008.
    [18] Ma Hongping, Cheng Xinbin, Zhang Jinlong, et al. Damage growth characteristics of artificial nodules prepared by different processes[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5):0521001. (in Chinese)马宏平, 程鑫彬, 张锦龙, 等. 不同工艺制备的人工节瘤的损伤生长特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5):0521001.
    [19] Liu Hongbing, Tao Jie, Zhang Pingze, et al. Simulation of residual stress in functionally gradient Al2O3 coatings[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2008, 44(8):26-32. (in Chinese)刘红兵, 陶杰, 张平则, 等. 功能梯度Al2O3涂层残余热应力分析[J]. 机械工程学报, 2008, 44(8):26-32.
    [20] Lin Dawei. Research on extreme low loss mid-infrared reflect film[D]. Chengdu:Insititute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, 2008. (in Chinese)林大伟. 低损耗中红外薄膜的研究[J]. 成都:中国科学院光电技术研究所, 2008.
    [21] Wei Chaoyang, He Hongbo, Shao Jianda, et al. Thermodynamics damage of optical coatings induced by absorbing inclusion thermal irradiation[J]. Acta Optica Sinica, 2008, 28(4):809-812. (in Chinese)魏朝阳, 贺洪波, 邵建达, 等. 吸收杂质热辐射诱导光学薄膜破坏的热力机制[J]. 光学学报, 2008, 28(4):809-812.
    [22] Qiao Yanxin, Zhou Yang, Chen Shujin, et al. Effect of bobbin tool friction stir welding on microstructure and corrosion behavior of 6061-T6 aluminum alloy joint in 3.5% NaCl solution[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2016, 52(11):1395-1402. (in Chinese)乔岩欣, 周洋, 陈书锦, 等. 双轴肩搅拌摩擦焊对6061-T6铝合表面组织及其在3.5% NaCl中腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2016, 52(11):1395-1402.
    [23] Huang Wei. Study on thin films technology for mid-far-infrared laser coatings[D]. Chengdu:Sichuan University, 2005. 黄伟. 中远红外激光薄膜技术研究[D]. 成都:四川大学, 2005.
    [24] Ma Jing, Zhu Funan, Zhou Yanping, et al. Detection device of optical surface pollution for satellite and ground[J]. Optical and Precision Engineering, 2016, 24(8):1878-1883. (in Chinese)马晶, 朱福南, 周彦平, 等. 星地两用光学表面污染检测装置[J]. 光学精密工程, 2016, 24(8):1878-1883.
    [25] Sun Xiaoyan, Lei Zemin, Lu Xingqiang, et al. Mechanism of original damage of thin optical components induced by surface particle contamination[J]. Acta Physica Sinica, 2014, 63(13):136-144. (in Chinese)孙晓艳, 雷泽民, 卢兴强, 等. 表面颗粒污染物诱导薄光学元件初始损伤的机理[J]. 物理学报, 2014, 63(13):136-144.
    [26] Wang Libin. Research on the influence of metal particles on damage threshold of fused silica at 3[D]. Mianyang:China Academy of Engineering Physics, 2012. (in Chinese)王立斌. 三倍频激光下金属颗粒对熔石英元件损伤阈值影响的研究[D]. 绵阳:中国工程物理研究院, 2012.
    [27] Ling X, Shao J, Fan Z, et al. Thermal-mechanical modeling of nodular defect embedded within multilayer coatings[J]. Journal of Vacuum Science and Technology, 2009, 27(2):183-186.
    [28] Wang Ying, Zhang Yueguang, Liu Xu, et al. Analysis of laser intensification by nodular defects in mid-infrared high reflectance coatings[J]. Acta Physica Sinica, 2007, 56(11):6588-6591. (in Chinese)王颖, 章岳光, 刘旭, 等. 节瘤缺陷对中红外高反射膜电场增强影响的数值分析[J]. 物理学报, 2007, 56(11):6588-6591.
    [29] Ye Jingfeng. Experimental investigation in laser induced damage to diamond-like carbon film[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2004. (in Chinese)叶景峰. 类金刚石薄膜抗激光辐照性能实验研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2004.
  • [1] 白振旭, 郝鑫, 郑浩, 陈晖, 齐瑶瑶, 丁洁, 颜秉政, 崔璨, 王雨雷, 吕志伟.  高功率自由空间拉曼放大技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230337-1-20230337-13. doi: 10.3788/IRLA20230337
    [2] 沙金巧, 杨俊义, 范君柳, 王军.  迈克尔逊干涉仪在相位相干成像测量系统中的应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220396-1-20220396-8. doi: 10.3788/IRLA20220396
    [3] 潘功配, 杜雪峰, 赵军.  水基泡沫消光特性实验研究(特约) . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20201023-1-20201023-8. doi: 10.3788/IRLA20201023
    [4] 余霞, 王家秋, 张彬.  薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    [5] 夏润秋, 陈青山, 刘洋, 肖立亮.  线阵光纤激光相干合成角度扫描控制方法研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906006-0906006(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0906006
    [6] 王帅, 夏嘉斌, 姚齐峰, 董明利, 祝连庆.  远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418004-0418004(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418004
    [7] 王彦斌, 刘艳芳, 陈前荣, 李华, 周旋风, 任广森, 朱荣臻.  CCD光敏面上激光能量的网状分布 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 125-131. doi: 10.3788/IRLA201847.S120005
    [8] 高翔, 邱荣, 周国瑞, 姚科, 蒋勇, 周强.  熔石英亚表面杂质对激光损伤概率的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406002-0406002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0406002
    [9] 王彬, 孙洪涛, 于永吉, 张健, 金光勇.  高功率声光调Q主振荡功率放大器 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205003-1205003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1205003
    [10] 李艳娜, 唐力铁, 谢翔云, 尹飞, 于志闯, 沈丽娟.  固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 817002-0817002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0817002
    [11] 盛良, 张震, 张检民, 左浩毅.  连续激光辐照CMOS相机的像素翻转效应及机理 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606004-0606004(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0606004
    [12] 施龙, 陈宁, 王兵, 邵帅, 杨词银, 董宇星, 郭汝海.  激光车载平台光路平行性检测方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 152-156. doi: 10.3788/IRLA201645.S117002
    [13] 王炜强, 贾晓洪, 韩宇萌, 张晓阳, 付奎生.  定向干扰激光的红外成像建模与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606005-0606005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606005
    [14] 袁卫, 张建奇, 秦玉伟, 冯洋.  近红外光谱区光子晶体禁带与KTP缺陷研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104005-0104005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0104005
    [15] 武伟, 陈桂明, 赵娜, 樊博璇.  激光在高速钢表面加工沟槽表面织构的实验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206008-0206008(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0206008
    [16] 张铁, 李波, 邹焱飚.  基于条纹式激光传感器与机器人的扫描成像系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 53-58.
    [17] 阿卜杜萨拉木.图尼亚孜, 程鑫彬, 鲍刚华, 焦宏飞, 王占山.  偏振分光膜中节瘤的激光损伤特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2461-2466.
    [18] 代福, 熊胜明.  高重复频率DPL 激光对光学薄膜元件损伤实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2074-2080.
    [19] 邱伟成, 王睿, 许中杰, 程湘爱.  基于CTIA的PV-HgCdTe线阵近红外激光响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1394-1398.
    [20] 吴思捷, 赵晓蓓, 杨东升, 闫杰.  激光辐照对红外探测器的损伤 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1184-1188.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-02
  • 修回日期:  2018-08-15
  • 刊出日期:  2018-12-25

表面杂质和节瘤缺陷诱导薄膜元件热熔融损伤

doi: 10.3788/IRLA201847.1243003
    作者简介:

    余霞(1992-),女,硕士生,主要从事光学薄膜元件损伤方面的研究。Email:yuxia0612@163.com

基金项目:

科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(2014RA4051);天津市薄膜光学重点实验室开放基金课题(KJWX170620)

  • 中图分类号: O484

摘要: 在高功率激光系统中,光学薄膜元件表面杂质和体内节瘤缺陷是导致薄膜元件损伤的关键因素。通过建立强激光连续辐照下光学薄膜元件的热分析模型,分析在不同激光辐照时间和功率密度下,表面杂质和节瘤缺陷对光学薄膜元件损伤的影响及其规律。结果表明,在强激光连续辐照下,当表面杂质粒子尺寸处于一定范围内时,随着杂质粒子尺寸的增大,薄膜元件上的最高温度随之升高,且大而浅的节瘤缺陷种子对膜层的温升影响较大。随着激光功率密度的提高和激光辐照时间的增长,表面杂质造成薄膜元件热熔融损伤的粒子尺寸范围越大,节瘤缺陷造成薄膜元件热熔融损伤的种子深度和尺寸范围也越大。

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