多脉冲激光下高反射率HfO2/SiO2涂层中SiO2保护层累积损伤效应研究

本文主要探讨了在高反射率（HR）HfO2/SiO2涂层材料下，激光照射下的多脉冲累积效应。HfO2/SiO2复合层是一种常用的光学保护材料，尤其在高功率激光应用中，其反射性能对于减少能量吸收至关重要。研究团队采用电子束蒸发技术，在1064纳米波长下制备了这种高反射性涂层。 研究的核心关注点在于测量在1064纳米激光和12纳秒脉冲持续时间条件下的单次脉冲激光损伤阈值（Laser-Induced Damage Threshold, LIDT），并与多脉冲模式下的LIDT进行了比较。实验结果显示，随着脉冲次数的增加，涂层的损伤阈值显著降低，这表明存在明显的多脉冲累积效应。这意味着在连续或重复的激光脉冲作用下，涂层的耐损性能会迅速下降，这可能是由于激光诱导的缺陷和自然存在的缺陷相互作用的结果。 激光诱导缺陷，如热斑、微裂纹或微观结构改变，可能会在单次脉冲后暂时存储能量，而在后续脉冲的叠加作用下，这些储存的能量可能导致损伤的加剧。另一方面，涂层中原有的缺陷，如非均匀性或不完整的界面，也可能在多次照射下暴露并放大其缺陷效应。这些内在缺陷可能在单次脉冲时并未显现，但在多脉冲环境下，它们成为了损伤累积的重要因素。 为了深入理解这一现象，文中提到了一种基于关键参数的关联理论模型，该模型旨在解释激光损伤的发生机制以及如何通过优化SiO2保护层的设计来减轻或多脉冲环境下的损伤累积。通过这个模型，研究者可以预测不同设计条件下的涂层性能，从而为实际应用中的材料选择和工艺优化提供理论依据。 这篇文章提供了关于高反射率HfO2/SiO2涂层在激光多脉冲作用下累积损伤的重要见解，这对于提高此类材料在高功率激光系统中的稳定性和可靠性具有重要的工程意义。未来的研究可能着重于开发新型防护策略，以减缓或防止这种累积效应，以确保系统的长期可靠运行。