连续工作体制高抗损伤超窄带截止薄膜技术研究

High power diode laser is very important for science research, manufacture applications and national defense. High performance ultra-steep edge filter is an enabling technology for the diode laser coupling technology. How to control the optical failure and laser damage of the ultra-steep edge filter is the current research hotspot of diode laser and thin film coatings field. There are rare study achievements in this field world-wide, and this hampers the further development of the output intensity of the diode laser system. Based on the manufacture technology of laser coating and the study on the mechanism of the laser damage, we analyze the status of the research on the ultra-steep edge filters used in the laser systems, and propose a new approach to develop the high performance filter. The new approach will focus on the high electric field induced optical failure and laser damage, search for the optimized coating design with low electric field distribution, develop the high-precision, low-defect deposition process, and setup the criterion for the continuous wave laser damage test. This project will promote the development of the high laser resistant ultra-steep edge filter, and provide key technology support to the advanced high power solid state laser techniques.

高功率、高亮度半导体激光技术对经济、科技和国防发展具有重要意义，高损伤超窄带截止滤光薄膜是半导体激光合束技术的核心元件，如何控制连续激光作用下超窄带截止薄膜的光学性能失效和损伤是当前半导体激光和薄膜光学领域的热点和难点。当前国内外在这方面研究极少，阻碍了半导体激光输出性能的进一步提高。本项目在已有的激光薄膜制备技术和损伤机理研究基础上，对国内外激光系统中应用的超窄带截止薄膜方面取得的主要进展和尚需解决的主要问题进行了细致的梳理和分析，提出了以电场诱导超窄带截止薄膜失效、损伤的物理机制为基础，突破薄膜设计、制备及激光损伤评价技术的研究思路，探寻电场分布优化、高陡直度的截止滤光薄膜结构，研究高精度、缺陷可调控的最优薄膜制备技术，建立薄膜损伤性能评价规范与检测方法。本项目的开展将弥补国内外该研究领域的不足，实现高损伤超窄带截止薄膜的研制，为固体和光纤激光器技术向更高水平发展提供关键技术支撑。

高功率、高亮度半导体激光技术对经济、科技和国防发展具有重要意义，高损伤超窄带截止滤光薄膜是半导体激光合束技术的核心元件，如何控制连续激光作用下超窄带截止 薄膜的光学性能失效和损伤是当前半导体激光和薄膜光学领域的热点和难点。当前国内外 在这方面研究极少，阻碍了半导体激光输出性能的进一步提高。本项目在已有的激光薄膜制备技术和损伤机理研究基础上，提出了以电场诱导超窄带截止薄膜失效、损伤的物理机制为基础，突破薄膜设计、制备及激光损伤评价技术的研究思路，取得了以下成果：分析不同薄膜结构，获得了电场分布优化、考虑薄膜误差的超窄带截止滤光薄膜结构；优化膜厚监控方式、全流程制备工艺，突破了高精度、缺陷可调控的最优薄膜制备技术；建立了连续激光作用薄膜损伤性能测试平台和方法，明确了超窄带截止薄膜的损伤机制。成功研制出高损伤超窄带截止薄膜，截止宽度小于4nm，972nm（45 入射）反射率高于95%，976nm（45入射）透射率高于92%，连续抗激光损伤阈值LIDT>5MW/cm2。.项目发表SCI论文6篇，申请发明专利3项，2项已获授权，成果获教育部科技进步奖二等奖1项，近3年来在光学薄膜方面的国际会议上做邀请报告1次，口头报告1次，培养2名研究生。本项目的开展弥补了国内外该研究领域的不足，实现高损伤超窄带截止薄膜的研制，为固体和光纤激光器技术向更高水平发展提供关键技术支撑。