熔石英亚波长结构的激光损伤性能研究

发布时间：2024-02-15 00:57

　　亚波长结构由于特征尺寸小于光波长,不仅表现出良好的衍射特性,而且还具有优异的减反射性能。对于生长在基底表面的亚波长结构,可以实现折射率从空气到基底的渐变,进而对基底表面的折射率进行调控。熔石英作为高功率光学系统中常用的透射型光学元件,表面的反射光携带的能量对光学系统有害,因此必须尽可能抑制表面的菲涅尔反射。相较于传统的抗反射薄膜涂层,直接加工在熔石英表面的亚波长减反射结构由于其单一的材料体系,避免了激光辐照下膜层之间的物化性能失配导致的光学元件稳定性降低。基于此,本文利用反应离子刻蚀技术在熔石英表面制备出亚波长减反射结构,并研究了亚波长减反射结构的激光抗损伤性能。首先基于时域有限差分法建立了周期性的亚波长结构模型,从理论上分析了结构的占空比、周期、高度对减反射性能的影响。研究发现,随着占空比的增大,整体的透过率呈现出先增大而后减小的趋势,最佳占空比为0.53;周期不改变减反射性能的有效波段,当周期增加到与结构高度接近时,由于高阶衍射的产生,会在短波长区域发生透过率异常情况;随着结构高度的增加,最佳的抗反射波段发生红移,这一点和单层薄膜具有类似的特性。实验上,基于自掩模技术的反应离子刻蚀...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1飞蛾复眼表面的扫描电子显微镜图像[2]

1第1章绪论1.1引言日常生活中，我们之所以能看到这个色彩缤纷的世界，是因为光与物体表面之间发生了相互作用，这些相互作用包括反射、衍射、干涉、散射、吸收和发射。特别是减少光的反射，提高光的吸收或透射对于自然界中的某些生物来说是至关重要的。例如，夜间活动的昆虫（像飞蛾和一些蝴蝶等）....

图1-2（a）入射光通过基片上单层薄膜的传播（ns>n）；（b）微结构阵列中入射光的多重内反射；（c）入射光与亚波长纳米阵列的相互作用；（d）图（c）中折射率变化示意图[5]

2偏振的入射光获得良好的抗反射性能。对于抗反射结构来说，根据结构的特征尺度，阵列结构与入射光的相互作用有两种不同的方式[3]。如果单个结构单元的大小远远大于波长，则入射光在被部分吸收后，通常会被反射和散射；如果单个结构单元之间的深度和空间在相同的光波波长范围内，光线就会被困在缝隙....

图1-3干法刻蚀硅基底制备纳米结构的原理图

4图1-3干法刻蚀硅基底制备纳米结构的原理图Figure1-3SchematicillustrationofthefabricationproceduresofSinanostructurearraysbydryetching与硅的干法刻蚀相比，硅的湿法刻蚀相对简单、成本低，因为....

图1-4不同AgNO3浓度下硅纳米线阵列层的制备原理图[22]

4图1-3干法刻蚀硅基底制备纳米结构的原理图Figure1-3SchematicillustrationofthefabricationproceduresofSinanostructurearraysbydryetching与硅的干法刻蚀相比，硅的湿法刻蚀相对简单、成本低，因为....

本文编号：3898915