微纳增透光学器件的设计与功能特性研究

发布时间：2024-03-31 00:26

　　微纳光学是利用微纳结构材料(micro-structure materials)作为实现光学功能元件的光学分支。一直以来,光学元件的减反射都依赖于多层膜结构,然而多层膜结构的激光损伤阈值较低,严重制约了大功率激光器的应用与发展。而通过在微结构材料上制备特定的微结构,能获得比多层膜结构透过率更高、激光损伤阈值更高的微纳增透光学器件,从而有效的用于高能激光系统。本文在熔融石英上设计和制造二维圆柱形亚波长光栅(two-dimensional cylindrical subwavelength gratings,SWGs),用于1064nm波长激光系统。在1064nm处获得了99.0%的透过率,但是在1064nm激光脉冲辐照下激光诱导损伤阈值(26.12J/cm)(laser-induced damage threshold,LIDT)低于白熔融石英(37.72J/cm)的微纳光学器件。为了定量分析激光诱导损伤机理,我们对集成了二维圆柱形亚波长光栅的熔融石英在激光辐照过程下的宏观温度、微结构电场、微结构热应力分布,通过有限元法进行了分析。通过理论和实验研究的比较,我们认为微纳结构在辐照过程中导...

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1（a）为7种不同微结构柱形高度下，波长与反射率的关系；（b）为3种亚波

英损伤阈值大约为38.32J/cm，而表面带有微纳增透结构的熔融石英LIDT则接近60。由于制备技术以及波长与微纳结构尺寸的限制，目前大部分微纳增透结构光栅只适合用在红外及微波领域。国内来说，在微纳增透结构器件领域的研究主要有南开大学光电信息技术科学教育部重点实验、中国科学....

图1-2微纳增透光学器件的制备技术[30]

图1-2微纳增透光学器件的制备技术[30]由于衍射极限，在微纳增透光栅的特征尺寸小于/2时，通过紫外激光进行曝光的照相平板技术将受到一定限制。而电子束曝光或深紫外激光曝光等制备方法虽然能制备更小周期的微纳结构光栅，但是它的造价太过昂贵，很少领域能够广泛应用。熔融石英玻璃....

图2-1二维光栅结构图

器件的设计与制备也常有报道。本章将高能激光系统中的微纳增透周期结构。制备技术，通过研究光栅表面形貌、周，以求达到优秀的透射能力。本章将利信息，从而得到最优秀的参数配比，以学结构的设计理论增透光学结构的示意图如图（2-1）所示高度分别是w和h。

图2-2在1064nm处，透过率随微结构周期、深度变化的趋势图

浙江工业大学硕士学位论文小的周期结构高度下获得相对较高透射率的微纳光栅，我们分析了透射率（T）和高度（h）以及所述周期光栅脊的（Λ）之间的关系。利用上述编制的matlab程序进行了计算，透射率与微纳增透结构周期、微纳增透结构深度的关系如图2-2所示。我们可以看到有一个整体的....

本文编号：3943170