近期，中科院上海光機所高功率激光元件技術(shù)與工程部提出了一種節(jié)瘤缺陷穹狀凸起去除技術(shù)（nodule dome removal, NDR）來提高激光薄膜的抗損傷性能。相關(guān)研究成果以“A nodule dome removal strategy to improve the laser-induced damage threshold of coatings”為題，發(fā)表于High Power Laser Science and Engineering上。

激光薄膜是高功率激光系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，節(jié)瘤缺陷是誘導(dǎo)激光薄膜損傷的根源之一。節(jié)瘤缺陷是在薄膜制備過程中，由節(jié)瘤種子在蒸發(fā)材料的逐漸包裹下形成的伴有穹狀凸起的倒錐形結(jié)構(gòu)。節(jié)瘤種子的來源具有多樣性，包括基底表面的雜質(zhì)顆粒、鍍膜腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒以及蒸發(fā)材料的噴濺等，這使得要徹底去除激光薄膜內(nèi)的節(jié)瘤缺陷變得極其困難。

研究人員采用有限元模擬證實了去除節(jié)瘤缺陷穹狀凸起可以降低激光反射鏡、偏振鏡及平板分束鏡中節(jié)瘤缺陷引起的電場增強�；�于此，開發(fā)出了適用于激光薄膜的節(jié)瘤缺陷穹狀凸起去除工藝，依次包括清洗、潤濕、主拋光、清洗、精拋光和干燥六個步驟。以紫外反射鏡薄膜為例，從實驗上驗證了該工藝的有效性。對于未植入人工節(jié)瘤的反射鏡和人工植入直徑1000 nm節(jié)瘤種子的反射鏡，NDR工藝處理后其激光損傷閾值分別提高到處理前的1.9倍和2.2倍。該工藝適用于不同沉積方法制備的薄膜，在提高薄膜損傷閾值的同時不會影響薄膜的光譜、應(yīng)力等性能。

圖1. （a）反射鏡（HR）、平板分束鏡（PLBS）及偏振鏡（POL）的理論光譜；（b）節(jié)瘤缺陷模型；（c）NDR處理前后缺陷處的電場分布（插圖為高折射率材料層中的電場分布及峰值）

圖2. （a）NDR工藝處理前后節(jié)瘤缺陷的表面形貌；（b）人工植入不同尺寸節(jié)瘤種子的紫外反射鏡薄膜在NDR工藝處理前后的激光損傷概率曲線（入射激光：355 nm, 8 ns，s偏振，45°入射）

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1017/hpl.2022.24