Лучевая прочность диэлектрических зеркал для ближнего ИК диапазона

• Автор: Макаричев, Глеб Вячеславович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Факторы, влияющие на лучевую прочность (л.п.) оптических покрытий

1.1 Требования к состоянию подложки

1.1.1 Строение полированной поверхности

1.1.2 Глубокое шлифование-полирование

1.1.3 Обработка поверхности детали перед нанесением покрытий

1.2 Требования к пленкообразующим материалам

1.2.1 Обзор диэлектрических материалов,

используемых в интерференционной оптике и их свойства,

1.2.1.1 Галогениды
1.2.1.2 Сульфиды и селениды
1.2.1.3 Оксиды
1.3 Комбинации пленкообразующих материалов для зеркал
1.4 Особенности получения пленок постоянного состава
1.4.1 Диоксид титана
1.4.2 Диоксиды гафния и циркония
1.4.3 Нанесение покрытий с использованием ионного* ассистирования
1.4.4 Состояние арматуры камеры
Выводы по главе
Глава 2. Контроль лучевой прочности
2.1 Влияние характеристик излучения лазера на лучевую прочность
2.2 Методы контроля лучевой прочности
2.2.1 Лазерное разрушение прозрачных диэлектриков
2.2.2 Разрушающий контроль
2.2.2.1 Схема стенда для контроля л.п
2.2.2.2 Методика проведения испытаний
2.2.2.3 Обработка результатов
2.2.3 Неразрушающий контроль
Выводы по главе

Глава 3; Изготовление образцов. Проведение измерений;
3:1 Особенности контроля; толщины, по массе
(метод:"Кварцевого резонатора")
3.2 Изготовление образцов зеркал на установке ВаНеге ВАК
3.2.1 Краткий технологический процесс
3:2.2 Калибровка по'кварцевому датчику
3.2.3 Факторы, влияющие на'точность контроля
толщины при "кварцевом контроле"
3.3 Измерение спектральных характеристик изготовленн ых покрытий
3-4 Результаты измерения лучевой прочности
3:5 Определение влияния точности нанесения покрытия на лучевую
прочность
3.6 Оценка изменения'показателя преломления диоксида, гафния из. различных партий
3.7 Оценка влияния поглощения в слоях покрытия
на его лучевую прочность ... 69 !
Выводы по главе 3
Глава:4. Расчет значений’энергии отраженной;
и прошедшей электромагнитных волн
для непоглощающих покрытий
4.1 Распространение света в многослойных системах
412 Уравнение стоячей волны
4.3 Расчет распределения электрической напряженности-
в«зеркальнойсистеме в программе МаШСАГ)*
4.4 Методы анализа й синтеза оптических;покрытий
4.5 Расчет распредел ения электрической напряженности
в полученных образцах
4.6 Фотографии дефектов покрытия,
возникающих при контроле лучевой прочности
Выводы по главе 41
Выводы по работе;
Список литературы
Приложение 1. Спектральные зависимостиютражения и пропускания
изготовленных образцов
Приложение 21 Фотографии*дефектов покрытия,
возникающих при контроле лучевой прочности
Введение.
С начала 90-х годов лазеры, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, получили широкое распространение. В медицине лазерные системы с длиной волны 1,56 мкм оказались эффективными для нсхирургической коррекции зрения, а также для лазерной термопластики хрящей (поскольку слабо поглощаются в меланине и гемоглобине, но хорошо- в воде). Лазеры полуторамикронного диапазона применяются в дальнометрии и для дистанционного зондирования благодаря окну прозрачности атмосферы в диапазоне -1,5-1,75 мкм.
Одним из ключевых элементов оптического квантового генератора (ОКТ) являются зеркала резонаторов. Существенной проблемой, возникающей при изготовлении таких зеркал, является нестабильность (плохая воспроизводимость) их лучевой прочности (порога разрушения). По ОСТ-11 070.802-80 лучевая прочность (ЛП)- свойство оптического материала (элемента) выдерживать кратковременное воздействие лазерного излучения и при этом выполнять свои функции и сохранять свои параметры после воздействия. Проблема получения покрытий с высокой лучевой прочностью является актуальной задачей современного оптического приборостроения, поскольку разрушение оптических элементов под действием собственного излучения ОКТ является фактором, лимитирующим их предельную мощность и срок службы. Сложности, возникающие при попытке решения этой проблемы, заключаются в том, что она сопряжена с необходимостью проведения большого количества исследований и обобщения полученных результатов, как в прикладных областях (например, вакуумной технике, лазерной технике, технологии оптических покрытий и пр.), так и в фундаментальных (взаимодействие излучения и вещества, термодинамика испарения, процессы пленкообразования и пр.).

кристаллических поверхностей и диэлектрических зеркал увеличивается в 2-3 раза.
В работе [59] обсуждается зависимость порога пробоя прозрачных диэлектриков от площади облучения при фокусировке излучения ОКГ на поверхность материала. Для длительности воздействия, лежащей в интервале 2-10_6б'< т <2-10~*с получена зависимость между площадью облучаемого пятна и пороговой плотностью потока, имеющая вид:
~ = е-Ы0-еф{~), где о qК
~ да
егбс(ае) = -= е~: с/г
*1 гг "

а- доля поглощенного неоднородностью потока;
X- теплопроводность;
Еч- ширина запрещенной зоны материала;
N0- средняя концентрация неоднородностей;
ц- пороговая плотность потока;
II- средний размер неоднородности;
Для длительностей воздействия, лежащих вне указанного интервала, теория, основанная на том, что причиной "микропробоя" прозрачного диэлектрика является возникновение тепловой неустойчивости среды вблизи поглощающих неоднородностей не применима. В области длинных импульсов для нахождения этой зависимости необходимо учитывать тепловое взаимодействие между отдельными неоднородностями, что требует решения полной задачи теплопроводности с нелинейными источниками тепла. Исследования показали, что порог оптического пробоя возрастает при уменьшении облучаемого пятна.
Исследование зависимости числа вспышек облучающего лазера, после которого наступает повреждение поверхности стекла К8, от плотности энергии в луче [60] обнаружило рост рассеяния света на поверхности стекла