激光诱导损伤比较：Ta2O5与Nb2O5单层薄膜及高反射镜性能

本文研究了Ta2O5和Nb2O5单层薄膜在激光诱导损伤方面的比较。通过电子束蒸发法在BK7玻璃基板上制备了这两种氧化物薄膜，并对它们进行了673K空气中的退火处理。研究内容涵盖了光学透射率、微观结构、化学成分、光学吸收以及激光诱导损伤阈值（LIDT）的对比分析。 首先，作者探讨了两者的光学特性，包括透射率。结果显示，尽管Ta2O5和Nb2O5薄膜在室温下具有良好的透射性能，但不同元素的薄膜可能会有微小的差异，这些差异可能会影响它们在光学应用中的性能表现。 接着，研究者关注了薄膜的微观结构。退火过程对两者的微观结构有着显著影响，可能减少了晶粒尺寸或改善了晶体完整性，但Ta2O5薄膜中可能存在更多的亚稳态缺陷，这可能是导致其激光损伤性能不如Nb2O5的关键因素。 在化学成分方面，虽然两者都是氧化物，但Nb2O5的稳定性和抗氧化性可能使其在空气暴露后仍保持较高的化学稳定性，这对LIDT有正面影响。相比之下，Ta2O5薄膜的不完全氧化可能导致缺陷增多，从而降低其抗激光损伤的能力。 光学吸收是决定材料激光防护性能的重要参数。研究发现，Nb2O5薄膜的吸收特性可能优于Ta2O5，这可能是由于其更稳定的化学组成和较少的缺陷，使得它能更好地吸收和散射激光能量，从而减少累积损伤。 最后，激光诱导损伤阈值(LIDT)是衡量材料抵抗激光能量破坏能力的重要指标。实验数据显示，Nb2O5薄膜表现出更高的LIDT，这表明其在抵抗高功率激光脉冲时更具优势，而Ta2O5薄膜由于缺陷的存在，其LIDT较低。 总结来说，本研究揭示了Ta2O5和Nb2O5单层薄膜在制备和退火过程中如何影响其光学性能和激光损伤特性。特别是，亚稳态缺陷对Ta2O5薄膜的激光损伤抵抗性构成负面影响，而Nb2O5薄膜的稳定性和优化的微观结构使其在实际应用中具有潜在的优势。对于激光防护和高反射器的设计，选择合适的材料及其处理方法至关重要。