Nedávno výskumný tím z Katedry technológie a inžinierstva vysokovýkonných laserových prvkov, Šanghajský inštitút optiky a presných strojov (SIPM), Čínska akadémia vied (CAS), urobil nový pokrok v hodnotení výkonu proti poškodeniu laserom a mechanizmus poškodenia 532 nm tenkovrstvových polarizátorov s použitím rôznych protokolov testovania poškodenia laserom. Výsledky boli publikované v Optical Materials pod názvom "Nanosekundové laserové poškodenie 532?nm tenkých filmových polarizátorov hodnotené rôznymi testovacími protokolmi". Optické materiály.
Tenkovrstvové polarizátory hrajú dôležitú úlohu vo vysokovýkonných laserových systémoch, pretože prepúšťajú P-polarizované svetlo a odrážajú S-polarizované svetlo. Tenkovrstvové polarizátory s vlnovou dĺžkou 1064 nm sa bežne používajú ako optické prepínače a optické izolátory vo veľkých laserových systémoch, ako je napríklad US National Ignition Facility (NIF), laserový systém OMEGA EP, laserový megajoule a zariadenie SG II-UP. UP zariadenia. S vývojom vysokovýkonných krátkovlnných laserov sa však zaviedla technológia kombinovania polarizovaného lúča, aby sa vyriešil problém obmedzenej odolnosti krátkovlnných tenkovrstvových optických prvkov proti poškodeniu laserom, ale hodnotenie poškodenia laserom na druhom a treťom Harmonické polarizátory sú tiež rozhodujúce.
V súčasnosti sú hlavné protokoly testovania poškodenia laserom 1-zapnuté{1}}, S-zap-1, Rastrové skenovanie, R-zap-1 a N -1-zapnuté{ {7}} testovanie poškodenia laserom zahŕňa aplikáciu jedného laserového impulzu na každý testovací bod na vzorke, aby sa študovala počiatočná morfológia poškodenia optického prvku. Testovanie poškodenia laserom S-on{9}} zahŕňa aplikáciu viacerých laserových impulzov na rovnaký testovací bod, aby sa vyhodnotil kumulatívny účinok a životnosť optiky počas dlhého časového obdobia. rastrové skenovanie laserové testovanie poškodenia skenuje plochu 1 cm2 vzorky pri rovnakej hustote energie a možno ho použiť na detekciu diskrétnych defektov s nízkou hustotou vo vrstve filmu. Keď je testovateľná oblasť vzorky obmedzená, je možné zvoliť test poškodenia laserom R-on{14}} na určenie prahu poškodenia, ktorý využíva rastúce stupne hustoty energie lasera na ožiarenie rovnakého testovacieho bodu. Zníženie počtu krokov hustoty energie lasera zjednodušuje test R-on{16}} na test N-on{18}}. Použitie rôznych protokolov testovania poškodenia laserom môže pomôcť odhaliť zdroje poškodenia tenkovrstvových optických komponentov, identifikovať potenciálne mechanizmy zlyhania filmu a informovať o zlepšeniach v procesoch prípravy tenkovrstvových optických komponentov.
Tím vyhodnotil odolnosť 532 nm tenkovrstvových polarizátorov proti poškodeniu laserom v rôznych stavoch polarizácie pomocou protokolov testu poškodenia laserom 1-zapnuté-1, S-zap-1 a rastrovým skenovaním. Prah poškodenia tenkovrstvových polarizátorov pripravených pomocou odparovania elektrónovým lúčom bol výrazne nižší v P-polarizovanom svetle ako v S-svetle. Prahové hodnoty 1-zapnuté-1 a S-zap{11}} s nulovou pravdepodobnosťou poškodenia 532 nm polarizátorov sú v P-polarizovanom svetle veľmi blízko seba. Charakterizácia morfológie poškodenia ukazuje, že poškodenie vzoriek pri polarizácii P sú hlavne krátery s plochým dnom spôsobené štrukturálnymi defektmi na rozhraní medzi substrátom a vrstvou filmu a poškodenie podobné škrupine spôsobené podpovrchovým poškodením taveným oxidom kremičitým a oboje. druhy poškodenia sú veľmi stabilné. Pri S-polarizovanom svetle je prah poškodenia S-zap{20}} nižší ako pri 1-zapnutý-1 a objavuje sa vplyv kumulatívneho efektu. Hlavnou morfológiou poškodenia sú neúplne vysunuté krátery poškodenia uzlín a poškodenie spôsobené absorpčnými defektmi sa prejavuje aj pri multipulznom laserovom ožiarení. Prah nulového poškodenia rastrového skenovania je najnižší pre obe polarizované svetlá, čo naznačuje, že pre tenkovrstvové polarizátory sú hustota defektov a kvalita filmovej vrstvy kľúčovými limitujúcimi faktormi ovplyvňujúcimi ich odolnosť voči poškodeniu laserom.
Táto štúdia bola podporená Programom zahraničnej spolupráce Medzinárodného úradu pre spoluprácu Čínskej akadémie vied a Rady pre vedecký a technologický výskum Turecka.
Obrázok 1. Porovnanie prahov poškodenia laserom a typickej morfológie poškodenia 532 nm tenkovrstvových polarizátorov
