4.3激光损伤的机理研究

通过以上章节所描述的激光作用固体材料的热效应解析模型介绍,那么这个章节就给大家讲解关于激光损伤的机理研究的介绍。

光学材料上激光引发的损伤在高功率激光应用中是一个关键性问题,自从激光到来后便有许多这方面的研究得以公布众所周知,纳米领域的宽带隙材料(如硅)的表面损伤多是与纳米到微米级的缺陷存在有关。这种纳米激光损伤的起因是在清洗,抛光,镀膜等生产过程中产生的。关于激光损伤起因的机理研究是困难的,这主要是由于贴片晶振表面上,对于低密度的纳米激光损伤引发者的认知还是一个问题。

为了克服这个难题,一个解决办法就是人为的引入激光损伤引发因素, 然后在激光照射下研究其行为。最近,通过对于研究在硅薄膜中人为嵌入已知大小和成份的缺陷,在对于激光损伤过程的石英晶振理解上取得了进展。然而,在真实非人为的片子上,这个机理是十分不同的。由于损伤引发者的低表面密度,对于真实样本的研究通常是基于已经损坏点的分析。

把损伤阈值(或损伤极限)定义为通过 Normarski显微镜可以观察到机械损伤时的最小能流。在此我们描述的是一种十分早期的激光引发的损伤,这种损伤在通常情况下是未被检测到的。在光学剖析,吸收图谱和发光图谱的分析下,还可以得到激光引发的在未损伤点的材料表面微调。以“损伤前”(pre- damage) 来称这些有源晶振的微调。在裸露的硅基座上和沉积在这些基座上的硅膜层上均进行的研究。

4.3.1样本

200nm厚的二氧化硅薄膜以四种不同的技术沉积在衬底上,分别是电子束沉积(EBD),反低电压离子电镀法(IP),双离子束溅射(DIBs)和离子辅助电子束沉积(IAD)。基底是专门高功率应用抛光的样本,且出自同一生产和抛光批次。在损伤测试以前,秘有的样本以自动水清洁过程清洗,包括超声波沉浸, 去离子水漂洗以及干燥。

  在分析结果时,并没有考虑基底一二氧化硅系统的电场分布,因为两种材料的折射率十分接近。

4.3.2激光损伤的测量

以Nd:YAG激光器(1064nm,脉冲时间6纳秒)的激光照射样本表面。被照射区域在每一次照射前后均用CCD照相机对其进行拍摄。对每一个能流大小, 照射50个不同的点,一共测试20个能流大小。所以,在每一片上会产生一个1000个点的矩阵。随着能流的增大,这些点会从没有任何表面微调到形成大的激光损伤。

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