Nedávno výzkumný tým z Oddělení technologie a inženýrství vysoce výkonných laserových prvků, Šanghajský institut optiky a přesných strojů (SIPM), Čínská akademie věd (CAS), dosáhl nového pokroku v hodnocení výkonu proti poškození laserem a mechanismus poškození 532 nm tenkovrstvých polarizátorů s použitím různých testovacích protokolů laserového poškození. Výsledky byly publikovány v Optical Materials pod názvem "Nanosekundové laserové poškození 532?nm tenkých filmových polarizátorů hodnocené různými testovacími protokoly". Optické materiály.
Tenkovrstvé polarizátory hrají důležitou roli ve vysoce výkonných laserových systémech, protože propouštějí P-polarizované světlo a odrážejí S-polarizované světlo. Tenkovrstvé polarizátory 1064 nm se běžně používají jako optické přepínače a optické izolátory ve velkých laserových systémech, jako je US National Ignition Facility (NIF), laserový systém OMEGA EP, Laser Megajoule a zařízení SG II-UP. UP zařízení. S rozvojem vysokovýkonných krátkovlnných laserů však byla zavedena technologie kombinování polarizovaného paprsku, která řeší problém omezené odolnosti proti poškození laserem u krátkovlnných tenkovrstvých optických prvků, ale hodnocení poškození laserem u druhého a třetího harmonické polarizátory jsou také zásadní.
V současnosti jsou hlavními protokoly testování poškození laserem 1-zapnuto{1}}, S-on-1, Rastrové skenování, R-on-1 a N -1-zapnuto{ {7}} Testování poškození laserem zahrnuje aplikaci jediného laserového pulsu na každý testovací bod na vzorku, aby se prozkoumala počáteční morfologie poškození optického prvku. Testování poškození laserem S-on{9}} zahrnuje aplikaci několika laserových pulzů na stejný testovací bod, aby se vyhodnotil kumulativní účinek a životnost optiky po dlouhou dobu. rastrové skenování laserové testování poškození skenuje plochu 1 cm2 vzorku při stejné hustotě energie a lze jej použít k detekci diskrétních defektů s nízkou hustotou ve vrstvě filmu. Když je testovatelná oblast vzorku omezená, lze k určení prahu poškození zvolit test poškození laserem R-on{14}}, který využívá zvyšující se kroky hustoty laserové energie k ozáření stejného testovacího bodu. Snížení počtu kroků hustoty laserové energie zjednodušuje test R-on{16}} na test N-on{18}}. Použití různých protokolů pro testování poškození laserem může pomoci odhalit zdroje poškození tenkovrstvých optických komponent, identifikovat potenciální mechanismy selhání filmu a poskytnout informace o zlepšení procesů přípravy tenkovrstvých optických komponent.
Tým hodnotil odolnost proti poškození laserem 532 nm tenkovrstvých polarizátorů v různých stavech polarizace pomocí testovacích protokolů laserového poškození 1-zapnuto-1, S-on-1 a rastrového skenování. Práh poškození tenkovrstvých polarizátorů připravených pomocí odpařování elektronového paprsku byl významně nižší v P-polarizovaném světle než v S-světle. Prahové hodnoty 1-zapnuto-1 a S-on{11}} s nulovou pravděpodobností poškození 532 nm polarizátorů jsou v P-polarizovaném světle velmi blízko sebe. Charakterizace morfologie poškození ukazuje, že poškozením vzorků pod polarizací P jsou především krátery s plochým dnem způsobené strukturálními defekty na rozhraní mezi substrátem a vrstvou filmu a poškození podobné skořápce způsobené podpovrchovým poškozením taveného křemene, a obojí druhy poškození jsou velmi stabilní. Pod S-polarizovaným světlem je práh poškození pro S-on{20}} nižší než pro 1-on-1 a objevuje se vliv kumulativního efektu. Hlavní morfologií poškození jsou nekompletně vysunuté krátery poškození uzlíků a poškození způsobené absorpčními defekty se projevuje také při vícepulzním laserovém ozařování. Prahová hodnota nulového poškození rastrového skenu je nejnižší pro obě polarizovaná světla, což naznačuje, že u tenkovrstvých polarizátorů jsou hustota defektů a kvalita vrstvy filmu klíčovými limitujícími faktory ovlivňujícími jejich odolnost proti poškození laserem.
Tato studie byla podpořena Programem zahraniční spolupráce Mezinárodního úřadu pro spolupráci Čínské akademie věd a Rady pro vědecký a technologický výzkum Turecka.
Obrázek 1. Porovnání prahů poškození laserem a typické morfologie poškození 532 nm tenkovrstvých polarizátorů
