重復激光脈沖作用下薄膜損傷演化規律研究

范衛星，王平秋，韓敬華，劉全喜，楊 潔，郭 超

重復激光脈沖作用下薄膜損傷演化規律研究

范衛星1，王平秋2，韓敬華1，劉全喜2，楊 潔1，郭 超1

（1.四川大學電子信息學院，成都610064；2.西南技術物理研究所，成都610041）

為了深入研究重復激光脈沖的能量效應對光學薄膜的燒蝕機理，采用實驗觀測與熱力學分析相結合的方法進行了研究。通過觀察光學薄膜燒蝕形貌隨入射激光脈沖數量增加發生改變的典型形貌特征，分析了激光與等離子體相互作用的熱力學過程，得到了在激光重復脈沖作用下光學薄膜的損傷特性及其演化規律。結果表明，薄膜在重復脈沖作用下，其表面會變得粗糙，這會大大增加對激光的吸收效應，從而加速了薄膜的破壞，最終被完全去除而露出基底；同時，燒蝕物會在熱膨脹作用下向激光作用區域外擴散，在激光燒蝕中心區域外進行沉積，而形成更大范圍的污染。由于激光光強為高斯分布，重復脈沖作用的效應主要是對在光束中心區域的薄膜進行集中燒蝕，會不斷增加燒蝕的損傷程度，而對燒蝕面積的增加效應極為有限。這一研究結果為重復激光脈沖對薄膜燒蝕機理的建立提供了參考。

激光技術；重復激光脈沖；薄膜損傷；高斯光束；X射線衍射光譜

引 言

高能激光系統在航天、慣性約束核聚變（inertia confusion focus，ICF）等領域有著廣泛的需求，而其建造會涉及到材料、制造、設計等眾多領域［1-2］。現今，激光器元件的損傷問題已經成為限制高能激光輸出的主要問題之一，其中，光學薄膜上在重復激光脈沖作用下產生損傷點并不斷演化的問題尤為突出［3-4］。……