近日,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所薄膜光學(xué)實驗室與美國新墨西哥大學(xué)合作,基于可調(diào)諧納米疊層的思想設(shè)計紫外激光反射薄膜,實現(xiàn)了具有高反射率、寬帶寬和高激光損傷閾值的355nm激光反射薄膜。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在[Light: Science & Applications 9, 20, 2020]。
激光裝置輸出功率的不斷提升對激光薄膜的要求不斷提高。理想的紫外激光反射薄膜需要同時具有高的反射率、寬的反射帶寬和高的激光損傷閾值。然而,這些要求往往很難同時滿足。過去通常采用的組合膜系設(shè)計需要對反射率、帶寬和激光損傷閾值等相互制約的性能要求進行權(quán)衡折衷。
該研究中,科研人員利用納米疊層的折射率和光學(xué)帶隙可調(diào)諧的特性來設(shè)計超越傳統(tǒng)紫外激光薄膜性能的新型紫外激光反射薄膜,為提高激光薄膜綜合性能提供了一種重要的技術(shù)途徑。采用兩種材料交替的納米疊層作為一層具有高折射率和大光學(xué)帶隙的等效層,取代傳統(tǒng)組合膜系設(shè)計中的高折射率膜層(圖1)。在保持總光學(xué)厚度不變的前提下,通過改變納米疊層中兩種材料的厚度比例,可以調(diào)節(jié)納米疊層薄膜的(平均)折射率和光學(xué)帶隙。這使得發(fā)展出同時具備高反射率和高激光損傷閾值的紫外反射薄膜成為可能。
基于新型納米疊層設(shè)計思想,科研人員設(shè)計并在實驗上證明了基于Al2O3-HfO2納米疊層的反射薄膜在紫外波段具有更高的反射率、帶寬和激光損傷閾值(圖2),適用于紫外激光領(lǐng)域。
該項工作得到國家萬人計劃青年拔尖人才、國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、上海市青年拔尖人才項目的支持。
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