近日,中科院上海光機(jī)所薄膜光學(xué)實驗室提出了一種基于混合膜層和類三明治結(jié)構(gòu)界面的二向色鏡設(shè)計新方法,實現(xiàn)了在兩個波長兼具優(yōu)良光譜性能和高激光損傷閾值的二向色鏡的制備。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Photonics Research,并被選為Editors' Pick。
激光技術(shù)的發(fā)展對激光二向色鏡的要求日益提升。理想的激光二向色鏡需要在兩個波長(或波段)具有顯著不同的光譜反射或透射特性,同時在兩個波長都具有高的抗激光損傷閾值。然而,傳統(tǒng)的由單一材料高、低折射率膜層交替組成的二向色鏡(TDLM)往往難以在兩個波長處同時實現(xiàn)優(yōu)異的光譜性能和高的抗激光損傷閾值,需要在光譜性能和激光損傷閾值之間進(jìn)行權(quán)衡。
研究人員提出了基于混合膜層和類三明治結(jié)構(gòu)界面的二向色鏡(MDLM)設(shè)計新方法并進(jìn)行了實驗驗證。采用HfO2和Al2O3的混合材料作為折射率和光學(xué)帶隙可調(diào)諧的高折射率膜層,采用SiO2作為低折射率膜層,高、低折射率膜層之間采用類三明治結(jié)構(gòu)的梯度界面 (“SiO2-HfO2梯度材料|HfO2|HfO2-Al2O3 梯度材料”)取代傳統(tǒng)的離散界面。該MDLM設(shè)計二向色鏡表現(xiàn)出優(yōu)良的光譜性能,具有比TDLM更好的力學(xué)性能、更低的吸收和更高的抗激光損傷閾值。在532 nm的激光損傷閾值(脈寬7.7 ns、s偏振光)和1064 nm的激光損傷閾值(脈寬12 ns,p偏振光)均提升了近一倍。該基于混合膜層和類三明治結(jié)構(gòu)界面的設(shè)計新方法為改進(jìn)二向色鏡和其他激光薄膜開辟了新的途徑,適用于許多需要高質(zhì)量激光薄膜的激光技術(shù)領(lǐng)域。
相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等的支持。(薄膜光學(xué)實驗室供稿)
圖1 基于混合膜層和類三明治結(jié)構(gòu)界面的二向色鏡設(shè)計示意圖
圖2 TDLM和MDLM設(shè)計二向色鏡的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性。
(a)XRD譜;(b)透射光譜(左:0°入射;中:p偏振光,45°入射)和反射光譜(右:s偏振光,45°入射);
(c)鍍膜前后的面形;(d)劃痕測試后的表面和剖面形貌;(e)單脈沖激光損傷概率。
新聞鏈接:http://www.siom.cas.cn/xwzx/ttxw/202103/t20210302_5964213.html
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