【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部和上海理工大學(xué)合作，在光學(xué)薄膜的超低吸收研制工藝研究中取得新進(jìn)展，制備得到了吸收損耗僅為1.4 ppm的高反射多層膜，相關(guān)研究成果以“Effect of ionic oxygen concentration on properties of SiO2 and Ta2O5monolayers deposited by ion beam sputtering”為題，發(fā)表于Optical Materials。
 

　　隨著激光技術(shù)的發(fā)展，具有超低吸收損耗的激光薄膜對激光干涉引力波探測器等高精度光學(xué)系統(tǒng)至關(guān)重要。光學(xué)薄膜的吸收會影響元件的光學(xué)性能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，此外吸收帶來的熱量沉積引起元件熱畸變會造成光束質(zhì)量的急劇惡化。薄膜沉積過程中的工藝參數(shù)會對薄膜材料的光學(xué)性能產(chǎn)生直接影響，但目前針對離子束濺射過程中離子氧參數(shù)對薄膜吸收損耗影響的研究還不夠充分。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過雙離子束濺射沉積系統(tǒng)制備了SiO2、Ta2O5兩種單層氧化物薄膜，研究了不同離子氧濃度和氧流速對薄膜光學(xué)常數(shù)、吸收損傷、-OH缺陷含量等性能參數(shù)的影響。結(jié)果表明，較高的離子氧濃度有助于彌補(bǔ)SiO2材料在濺射過程中由于高能粒子碰撞導(dǎo)致的失氧情況，降低SiO2薄膜的吸收損耗。當(dāng)離子氧濃度較高時，較低能量的離子氧束流會降低Ta2O5薄膜的致密度，使折射率減小，因?yàn)檩o助離子源的電壓、電流維持不變，電離氧氣產(chǎn)生的總能量是一定值，當(dāng)氧的濃度增大時，電離產(chǎn)生的離子氧的動能就會減小，使其對基底表面的轟擊作用減弱，從而降低沉積膜層的致密度。改善工藝參數(shù)后光學(xué)薄膜的吸收損耗可達(dá)到10-6量級，并且通過退火后處理可進(jìn)一步降低。最優(yōu)工藝條件制備的多層高反膜在1064nm處的反射率大于99.99%，吸收損耗達(dá)到1.4ppm，滿足高功率高精密光學(xué)系統(tǒng)的性能需求。研究結(jié)果為超低吸收損耗薄膜的制備提供了解決方案，對提高高功率高精度光學(xué)系統(tǒng)的性能起到了重要作用。
 

　　相關(guān)工作得到了中意政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。
 

圖1 不同工藝參數(shù)下薄膜的光學(xué)常數(shù)
 

圖2 不同工藝參數(shù)制備的薄膜在退火后的吸收損耗