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1 绪言1

1.1 背景与意义1

1.2 真空和空间环境下引起光学薄膜损伤的潜在因素2

1.2.1 大气—真空效应对光学薄膜性能的影响2

1.2.2 空间环境下高能辐射对光学薄膜性能的影响8

1.2.3 真空和空间环境下放气污染对光学薄膜性能的影响10

1.3 真空和空间环境下光学薄膜损伤研究的发展状况13

1.3.1 真空环境下光学薄膜损伤测试装置13

1.3.2 真空环境下光学薄膜的损伤特性研究14

1.3.3 真空环境下光学薄膜的损伤机理研究16

1.4 本章小结22

2 真空环境下光学薄膜特性表征及损伤测试系统与测试方法24

2.1 光学薄膜的制备及清洗方法24

2.1.1 光学薄膜的制备方法24

2.1.2 光学基底的加工及镀膜元件表面的清洗技术25

2.2 光学薄膜特性的表征方法29

2.2.1 光学薄膜光谱性能的表征29

2.2.2 光学薄膜微弱吸收的测量29

2.2.3 光学薄膜微结构的测试30

2.3 真空环境下光学薄膜损伤测试系统31

2.3.1 真空室中残余气体组分的测量32

2.3.2 样品表面光斑大小的测量34

2.4 真空环境下光学薄膜损伤测试方法38

2.4.1 真空环境下光学薄膜损伤阈值的测试方法38

2.4.2 真空环境下光学薄膜激光损伤的判定方法42

2.4.3 真空环境下光学薄膜损伤形貌的分析方法43

2.5 本章小结45

3 真空环境和特殊气氛下光学薄膜的损伤46

3.1 真空环境下电子束沉积制备的光学薄膜单脉冲损伤研究46

3.1.1 真空环境下单层SiO2薄膜和单层ZrO2薄膜的损伤研究46

3.1.2 真空环境下ZrO2/SiO2增透膜的损伤研究48

3.1.3 真空环境下ZrO2/SiO2高反射膜的损伤研究50

3.1.4 结论52

3.2 真空环境下光学薄膜的多脉冲损伤研究54

3.2.1 真空环境下单层HfO2薄膜的多脉冲损伤研究54

3.2.2 真空环境下HfO2/SiO2多层膜的多脉冲损伤研究56

3.3 环境气氛和气压对真空环境下光学薄膜损伤的影响58

3.3.1 真空环境下充入氧气、氮气和氦气后对薄膜损伤阈值的影响58

3.3.2 真空环境下充入氧气、氮气和氦气后对光学薄膜损伤形貌的影响60

3.3.3 真空环境下充入氧气、氮气和氦气后对光学薄膜损伤深度的影响62

3.3.4 结论63

3.4 本章小结63

4 真空环境下光学薄膜的本征损伤机制65

4.1 引言65

4.2 气体热传导的影响65

4.3 多孔薄膜堆积密度与材料热导率的变化关系68

4.4 大气—真空效应对电子束沉积制备的多孔薄膜损伤的影响71

4.4.1 热力损伤过程73

4.4.2 敏感缺陷诱导的热力损伤过程76

4.5 激光辐照诱导再生缺陷的损伤过程79

4.6 真空环境下激光辐照诱导等离子体及对材料的离化81

4.7 真空环境下激光辐照诱导的非化学计量比缺陷的影响82

4.8 本章小结83

5 真空环境下有机污染诱导光学薄膜的损伤84

5.1 引言84

5.2 真空环境下液相有机污染诱导光学薄膜的损伤84

5.2.1 样品制备和实验过程84

5.2.2 实验结果86

5.2.3 分析与讨论88

5.2.4 结论91

5.3 两种有机污染模式对真空环境下光学薄膜激光损伤的影响91

5.3.1 实验过程91

5.3.2 真空环境下液相有机污染对反射膜激光损伤的影响92

5.3.3 真空环境下气相有机污染对反射膜激光损伤的影响94

5.4 真空环境下长期的有机放气污染对光学薄膜损伤的影响97

5.4.1 污染实验和真空环境下激光损伤测试97

5.4.2 分析与讨论100

5.5 本章小结102

6 真空环境下光学薄膜抗损伤能力改善技术——后处理技术104

6.1 引言104

6.2 退火效应对真空环境下光学薄膜激光损伤的影响104

6.2.1 样品制备和实验过程104

6.2.2 退火效应对真空环境下ZrO2薄膜激光损伤的影响105

6.2.3 退火效应对ZrO2薄膜光学特性、结构特性及缺陷特性的影响106

6.2.4 结论110

6.3 激光预处理对真空环境下光学薄膜激光损伤的影响110

6.3.1 大气环境与真空环境下激光预处理对比实验研究112

6.3.2 大气环境下激光预处理对增透膜真空环境下损伤的影响117

6.4 本章小结118

7 真空环境下光学薄膜抗损伤能力改善方法——薄膜制备方法及沉积参数120

7.1 电子束蒸发和离子束溅射制备的光学薄膜损伤特性比较120

7.1.1 样品制备和实验过程120

7.1.2 激光损伤测试121

7.1.3 结论122

7.2 氧分压对真空环境下光学薄膜激光损伤的影响123

7.2.1 样品制备及实验过程123

7.2.2 氧偏压对薄膜特性的影响124

7.2.3 不同氧偏压下ZrO2薄膜的激光诱导损伤128

7.2.4 分析与总结129

7.3 本章小结130

8 总结131

8.1 主要内容总结131

8.2 创新点132

8.3 对今后工作的建议133

参考文献134