高温环境下具有高激光损伤阈值氧化钽薄膜的制备方法

摘要

一种高温环境下具有高激光损伤阈值氧化钽薄膜的制备方法，属于光学薄膜的制备方法。制备方法是：采用双离子束溅射法在洁净的基底上镀制氧化钽薄膜，然后分别采用激光预处理和退火方式对制备好的薄膜进行后处理，起到更好的修复薄膜缺陷和缓解薄膜应力的作用，制备出可以应用于高温环境下的激光薄膜。优点：1、采用了双离子束溅射的方法，制备的薄膜比较致密，改善了电子束制备方法制备的疏松薄膜易吸潮的特点，具有更好的稳定性。2、采用了激光预处理和退火相结合的方法，改善了以往只用一种方法的局限性，有利于更大限度的提升阈值。3、该方法制备的薄膜可以在最高350℃的高温环境下使用，解决了以往技术只能制备常温下使用的激光薄膜的问题。

主权项

一种高温环境下具有高激光损伤阈值氧化钽薄膜的制备方法，其特征是：其具体步骤为：一、将基底浸泡于清洗液中，超声清洗5～30min，然后用去离子水冲洗干净，最后用高纯氮气吹干；二、采用99.999%的高纯钽靶，用双离子束溅射的方法在上述处理过的基底上镀膜；本底真空度为5×10‑4～1×10‑5Pa，烘烤温度为60～150℃，充氧压为1×10‑2～1×10‑1Pa，溅射源的氩气流量为5～90mL/min，射频中和器的氩气流量为0.5～30mL/min，辅助源的氩气和氧气的流量比为0.1～1，溅射前先对钽靶进行5min清洗，然后开始镀制薄膜；三、对镀制好的薄膜进行激光预处理，聚焦光斑直径为50～900μm，预处理的能量大小根据常温下薄膜的激光损伤阈值来确定；其中常温下薄膜的激光损伤阈值测试方法如下：选取能量密度为1～50J/cm2的激光辐照待测样品，以1‑on‑1的方式测量10个点，得出损伤的概率，然后改变其能量密度，得到在不同能量密度激光下的损伤概率，选取10个能量概率，即一共测量10×10个点；通过计算机对每次作用在样品上的激光能量密度进行实时采集，然后根据在每个能量密度段的损伤几率，通过作图线性拟合的方法得出零几率损伤时的激光能量密度即为常温下激光辐照样品的即时损伤阈值；采用台阶式预处理方式，具体过程为：对薄膜表面每点的预处理能量从常温激光损伤阈值的30％开始，然后每次增加10％，台阶式逐渐增大能量，直到增大到80％停止，然后开始下一个点的预处理，一直将薄膜表面全部处理完；四、将预处理后的氧化钽膜在气氛中进行退火处理，退火温度为200～400℃，升温速率为0.01～20℃/min，保温时间为1～50h。