최근 중국과학원(CAS) 상하이광학정밀기계연구소(SIPM) 고출력 레이저 요소 기술 및 엔지니어링 부서 연구팀이 레이저 손상 방지 성능과 다양한 레이저 손상 테스트 프로토콜을 사용하는 532nm 박막 편광판의 손상 메커니즘. 결과는 "다양한 테스트 프로토콜로 평가된 532nm 박막 편광판의 나노초 레이저 손상"이라는 제목으로 Optical Materials에 게재되었습니다. 광학 재료.
박막 편광판은 P 편광을 투과하고 S 편광을 반사하기 때문에 고출력 레이저 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 1064 nm 박막 편광판은 일반적으로 미국 국립 점화 시설(NIF), OMEGA EP 레이저 시스템, 레이저 메가줄 및 SG II-UP 장치와 같은 대형 레이저 시스템에서 광 스위치 및 광 절연체로 사용됩니다. UP 장치. 그러나 고출력 단파장 레이저의 개발과 함께 단파장 박막 광학소자의 제한된 레이저 손상 저항성 문제를 해결하기 위해 편광빔 결합 기술이 도입되었지만 2차, 3차의 레이저 손상 평가는 고조파 편광판도 중요합니다.
현재 주요 레이저 손상 테스트 프로토콜은 1-on-1, S-on-1, 래스터 스캔, R-on-1 및 N-1-on{입니다. {7}} 레이저 손상 테스트에는 샘플의 각 테스트 지점에 단일 레이저 펄스를 적용하여 광학 요소의 초기 손상 형태를 연구하는 작업이 포함됩니다. S-on-1 레이저 손상 테스트에는 동일한 테스트 지점에 여러 개의 레이저 펄스를 적용하여 장기간에 걸쳐 광학 장치의 누적 효과와 수명을 평가하는 작업이 포함됩니다. 래스터 스캔 레이저 손상 테스트는 동일한 에너지 밀도로 샘플의 1cm2 영역을 스캔하며 필름 층의 개별 저밀도 결함을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 샘플의 테스트 가능한 영역이 제한적인 경우 R-on-1 레이저 손상 테스트를 선택하여 손상 임계값을 결정할 수 있습니다. 이 테스트는 동일한 테스트 지점을 조사하기 위해 레이저 에너지 밀도의 증가 단계를 사용합니다. 레이저 에너지 밀도 단계 수를 줄이면 R-on-1 테스트가 N-on-1 테스트로 단순화됩니다. 다양한 레이저 손상 테스트 프로토콜을 사용하면 박막 광학 부품의 손상 원인을 찾아내고, 필름 오류의 잠재적인 메커니즘을 식별하고, 박막 광학 부품 준비 공정의 개선 사항을 알리는 데 도움이 될 수 있습니다.
팀은 1-on-1, S-on-1 및 Raster 스캔 레이저 손상 테스트 프로토콜을 사용하여 다양한 편광 상태에서 532nm 박막 편광판의 레이저 손상 저항을 평가했습니다. 전자빔 증발을 이용하여 제조된 박막 편광판의 손상 임계값은 S-광보다 P-편광에서 현저히 낮았습니다. 532 nm 편광판의 1-on-1 및 S-on-1 영점 손상 임계값은 P 편광에서 서로 매우 가깝습니다. 손상 형태 특성화는 P 편광 하에서 샘플의 손상이 주로 기판과 필름 층 사이의 경계면의 구조적 결함으로 인한 평평한 바닥 크레이터와 용융 실리카 표면 아래 손상으로 인한 껍질 모양의 손상임을 보여줍니다. 종류의 손상은 매우 안정적입니다. S 편광 하에서는 S-on-1의 손상 임계값이 1-on-1의 손상 임계값보다 낮으며 누적 효과의 영향이 나타납니다. 주요 손상 형태는 불완전하게 분출된 결절 손상 분화구이며, 흡수 결함으로 인한 손상도 다중 펄스 레이저 조사 하에서 나타납니다. 래스터 스캔 제로 손상 임계값은 두 편광 모두에 대해 가장 낮으며, 이는 박막 편광판의 경우 결함 밀도와 필름 레이어 품질이 레이저 손상 저항에 영향을 미치는 주요 제한 요소임을 나타냅니다.
이 연구는 중국과학원 국제협력국의 대외협력 프로그램과 터키 과학기술연구위원회의 지원을 받았습니다.
그림 1. 532nm 박막 편광판의 레이저 손상 임계값과 일반적인 손상 형태 비교
