COIL強激光系統(tǒng)光學薄膜研究.pdf

1、本論文從我國高技術(shù)研究激光技術(shù)軍事應用的具體需求出發(fā)，圍繞化學氧碘短波強激光技術(shù)及光束發(fā)射跟蹤瞄準光學系統(tǒng)開展短波強激光高反射膜、共孔徑分光膜技術(shù)研究。主要涉及以下幾方面內(nèi)容： 1、低損耗COIL腔鏡及光束控制系統(tǒng)光學薄膜設計 本文研究了COIL腔鏡雙波段高反射膜設計方法，從提高抗激光損傷觀點出發(fā)，提出把COIL主激光波段高反射膜堆放在靠空氣一側(cè)的思想。根據(jù)這一設想詳細探討了四分之一標準膜堆和非四分之一膜堆的反射膜設計，

2、計算了高折射率材料消光系數(shù)對反射膜吸收損耗及反射率的影響。導出非四分之一膜堆設計公式。給出大量設計結(jié)果。 分析了強激光系統(tǒng)中的共孔徑技術(shù)，結(jié)合高技術(shù)激光實驗光路提出光束定向器中的共孔徑光學薄膜元件性能要求。研究了光束定向器中寬波段高反射膜設計方法和共孔徑強激光與弱光分離的分光膜設計。提出了可見和紅外雙波段高效增透膜設計思想，導出規(guī)整膜系設計的計算公式，給出詳細的設計結(jié)果。這些膜系設計思想新穎，設計結(jié)果具有很強的實用性。這些研究在

3、國內(nèi)尚屬首次。 2、COIL強激光膜系淀積技術(shù) 研究了COIL系統(tǒng)各類光學薄膜的淀積工藝技術(shù)，分析了造成多層膜性能不重復的原因，提出了Ta<,2>O<,5>，HfO<,2>，SiO<,2>材料蒸發(fā)的工藝技術(shù)，分析了造成HfO<,2>SiO<,2>膜層缺陷和蒸汽分布不穩(wěn)定因素，提出了改進技術(shù)和方法；分析了多層膜光學監(jiān)控中的光源單色性、膜層厚度光楔、膜層吸收對監(jiān)控信號的影響，計算了這些因素對不同膜系監(jiān)控的信號強度變化。提出C

4、OIL反射膜和共孔徑分光膜的監(jiān)控方法；研究了熱處理提氧化物介質(zhì)反射膜的反射率和降低吸收損耗的物理機理；分析了研究分析了膜厚度均勻性對激光反射鏡的波前和偏振特性的影響，導出了膜層厚度產(chǎn)生波前變化的計算公式。提出改善膜層均勻性的行星工件夾具系統(tǒng)，得出星工件夾具膜層厚度分布的計算方法和公式。這些技術(shù)的研究極大地改善了COIL 高反射膜性能。 3、COIL強光膜性能測試技術(shù) 本文詳細研究了COIL系統(tǒng)中各類膜系所用材料的光學特性

5、，力學特性；研究了反射率達99.99％的測試方法，并建立反射測試裝置，對各類膜系的反射率指標進行了嚴格測試；實驗研究了COIL高反射膜總積分散射損耗。建立了總積分散射測試裝置，測量COIL腔鏡正入射和45<'0>入射反射鏡總積分散射損耗。發(fā)現(xiàn)總積分散射損耗位于100-200ppm量級，說明用電子束技術(shù)制備COIL高反射膜有較大散射損耗，難于達到99.99％反射率的原因。研究連續(xù)波激光對多層膜光學元件的損傷機理；建立強激光照射下反射鏡熱變