外加偏置電場對薄膜的激光損傷影響研究.pdf

1、類金剛石薄膜(DLC)是一種以sp3雜化鍵和sp2雜化鍵的形式結(jié)合生成的亞穩(wěn)態(tài)材料，兼具了金剛石和石墨的優(yōu)良特性，具有高硬度、高彈性模量，低摩擦因數(shù)、耐磨損以及良好的真空摩擦的特性。DLC薄膜在紅外區(qū)有很高的透過率，應(yīng)用于光學(xué)透鏡的保護(hù)膜、軍用車輛和飛行器的紅外窗口保護(hù)膜。光學(xué)薄膜制造及實際應(yīng)用方面DLC薄膜突破了大面積、高均勻性、高透射比、抗激光兼容的紅外減反射膜制備等關(guān)鍵技術(shù)。但DLC薄膜激光損傷閾值(LIDT)卻非常低，該特性嚴(yán)重

2、制約了薄膜在紅外激光系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　本論文針對DLC薄膜的特性并根據(jù)傳統(tǒng)的薄膜抗激光損傷方法，提出了一種新的通過外加偏置電場提高DLC薄膜損傷閾值的方法。設(shè)計出抗激光損傷閡值的總體方案，搭建外加偏置電場的薄膜損傷測試裝置。采用1-on-1零幾率損傷法，對比無外加電場和有外加電場的薄膜損傷閾值，再對外加電場不斷增加薄膜損傷閾值的改變。最終對測試結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析。
　　實驗結(jié)果顯示:在相同激光能量下，DLC薄膜在加外加偏置電

3、場后，損傷形貌有明顯的改善，對比無外加電壓和外加100v電壓薄膜的LIDT從0.57J/cm2提高0.64J/cm2。在電場不斷增加情況下薄膜的損失閾值也不斷增加，但當(dāng)增加到一定程度損傷閾值會趨于平穩(wěn)電場再增加損傷閾值也不會改變。外加電壓增加到700v薄膜的LIDT增加到1.33J/cm2電壓增到999v薄膜的LIDT不再發(fā)生變化。根據(jù)物理特性進(jìn)行了機(jī)理分析，在電場作用下激光在薄膜中產(chǎn)生的光生電子發(fā)生了快速漂移，有效的減少了激光輻照區(qū)域