一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法

摘要

本发明涉及一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法，属于高功率激光元器件技术领域。该方法通过调控电场在基板亚表面中的分布，可以获得容易引起激光损伤的纳米吸收中心的吸收强弱在基板亚表面中的深度分布信息。该方法的步骤包括基于高反射膜的基板亚表面电场设计、基板的清洗、高反射薄膜制备、高反射薄膜的光谱测量及拟合、损伤阈值测试。实验证明，采用本发明可以获得容易引起激光损伤的纳米吸收中心的吸收强弱在基板亚表面数十纳米至数百纳米深度范围内分布的相对信息。该方法具有设计思路简单，可操作性强，检测结果直观可靠等优点，对于改进光学基板冷加工技术，控制基板亚表面层中残余的吸收性颗粒，提高光学基板的损伤阈值具有重要的指导意义。

主权项

1.一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法，其特征在于具体步骤如下：(1)基于高反射膜的基板亚表面电场设计：通过改变高反射膜系“基板xL (HL)^ⁿ空气”基板侧L膜层的厚度将电场的峰值调整到基板亚表面内不同的深度位置，不同的电场分布会影响亚表面不同深度位置的纳米吸收中心的损伤阈值，反映出不同深度位置处纳米吸收中心的吸收强弱；其中：x代表基板侧第一层薄膜的厚度系数，H代表光学厚度为四分之一波长的抗激光损伤性能优良的HfO₂薄膜，L代表光学厚度为四分之一波长的抗激光损伤性能优良的SiO₂薄膜，n代表内部反射堆的个数，激光入射角度为3度；(2)基板的清洗：使用超声波清洗技术去除基板表面的吸收性颗粒、有机物和油脂；(3)高反射薄膜制备：使用电子束蒸发方法在清洗后的基板上制备HfO₂/SiO₂薄膜；(4)高反射薄膜的光谱测量及拟合：测量制备高反射膜的光谱，逆向拟合得到实际制备薄膜的厚度，进而计算出实际制备的薄膜基板体系中基板亚表面内的电场分布情况；(5)损伤阈值测试：用激光测量实际制备的薄膜基板体系的损伤阈值；根据测量得到的损伤阈值数据和计算出的电场强度分布，利用关系式(1) 得到对激光损伤敏感的纳米吸收中心的吸收强弱在两种基板亚表面不同深度分布的信息；(1)其中：E为电场强度，a为吸收系数，LIDT为薄膜损伤阈值。