Том 37, номер 08, статья № 12
Зиновьев М. М., Кузнецов В. С., Юдин Н. Н., Слюнько Е. С., Подзывалов С. Н., Лысенко А. Б., Кальсин А. Ю., Габдрахманов А. Ш., Власов Д. В. Влияние состава и морфологии оптических интерференционных покрытий диэлектрических зеркал для лазерных источников лидарных комплексов на порог оптического пробоя. // Оптика атмосферы и океана. 2024. Т. 37. № 08. С. 711–716. DOI: 10.15372/AOO20240812.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Представлены результаты исследования влияния морфологии и состава тонких пленок, образующих структуру диэлектрических зеркал оптических резонаторов когерентных источников для лидаров, на порог оптического пробоя. В программном обеспечении Optilayer проведено моделирование диэлектрических зеркал с использованием двух пар материалов TiO2/SiO2 и ZnS/YbF3. С помощью электронной и атомно-силовой микроскопии определены их морфологические особенности. Методом ионно-лучевого распыления нанесена рассчитанная структура интерференционного покрытия на подложку из кварца марки КИ. Определен порог лазерно-индуцированного пробоя диэлектрических зеркал излучением Nd:YAG-лазера на длине волны 1064 нм, который составил 4 Дж/см2 для зеркала TiO2/SiO2 и 3,2 Дж/см2 для зеркала ZnS/YbF3. Результаты работы могут быть полезны при изготовлении диэлектрических зеркал с высоким порогом оптической прочности для лидарных систем и комплексов, как в источниках, так и в приемных системах.
Ключевые слова:
диэлектрическое зеркало, лидар, подложка, кварц, морфология, оптический пробой
Список литературы:
1. Борейшо А.С., Коняев М.А., Морозов А.В., Пикулик А.В., Савин А.В., Трилис А.В., Чакчир С.Я., Бойко Н.И., Власов Ю.Н., Никитаев С.П.,. Рожнов А.В. Мобильные многоволновые лидарные комплексы // Квант. электрон. 2005. Т. 35, № 12. С. 1167–1178.
2. Балин Ю.С., Байрашин Г.С., Коханенко Г.П., Клемашева М.Г., Пеннер И.Э., Самойлова С.В. Аэрозольно-рамановский лидар «ЛОЗА-М2» // Квант. электрон. 2011. Т. 41, № 10. С. 945–949.
3. Jiang Y., Fu X., Liu Qi. High energy LiDAR source for long distance, high resolution range imaging // Microwave Opt. Technol. Lett. 2020. V. 62. P. 3655–3661. DOI: 10.1002/mop.32650.
4. Ванякин А.В., Железнов В.И., Кулевский Л.А., Лукашев А.В., Морозов Н.П., Орлов Н.А. Интерференционная оптика для лазеров и параметрических генераторов среднего ИК-диапазона // Квант. электрон. 1997. Т. 24, № 2. С. 142–144.
5. Wang L., Jiang Y., Jiang C., Liu H., Ji Y., Zhang F., Fan R., Chen D. Effect of oxygen flow rate on microstructure properties of SiO2 thin films prepared by ion beam sputtering // J. Non-Crystal. Sol. 2018. V. 482. P. 203–207. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2017.12.046.
6. Langston P.F., Krous E., Schiltz D., Patel D., Emmert L., Markosyan A., Reagan B., Wernsing K., Xu Y., Sun Z., Route R., Fejer M.M., Rocca J.J., Rudolph W., Menoni C.S. Point defects in Sc2O3 thin films by ion beam sputtering // Appl. Opt. 2014. V. 53. P. A276–A280. DOI: 10.1364/AO.53.00A276.
7. Raider S.I., Flitsch R. Stoichiometry of SiO2/Si interfacial regions. I. Ultrathin oxide films // J. Vac. Sci. Technol. 1976. V. 13, N 1. P. 58. DOI: 10.1116/1.568955.
8. Hickmot T.W., Baglin J.E. Stoichiometry and atomic defects in rf-sputtered SiO2 // J. Appl. Phys. 1979. V. 50, N 1. P. 317–323. DOI: 10.1063/1.325662.
9. Телеш Е.В., Касинский Н.К., Томаль В.С.. Формирование покрытий ионно-лучевым распылением диэлектрических мишеней // Вестн. Полоцкого гос. ун-та. Сер. С. 2012. Т. 4. С. 70–76.
10. Liu H., Jensen L., Becker J., Wurz M.C., Ma P., Ristau D. Comparison of ALD and IBS Al2O3 films for high power lasers // Proc. SPIE. 2016. N 10014. P. 1001421. DOI: 10.1117/12.2245051.
11. Guo J., Fei X., Ge P., Li Z., Lv Y., Sheng L. A 1064 nm single-photon lidar for three-dimensional imaging // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1983. DOI: 10.1088/1742-6596/1983/1/012093.
12. Kuzuu N., Yoshida K., Yoshida H., Kamimura T., Kamisugi N. Laser-induced bulk damage in various types of vitreous silica at 1064, 532, 355, and 266 nm: Evidence of different damage mechanisms between 266-nm and longer wavelengths // Appl. Opt. 1999. V. 38. P. 2510–2515. DOI: 10.1364/ao.38.002510.
13. Zhang Y., Xiong S., Huang W. Study on defects in ZnS/YbF3 infrared coatings on silicon substrates // Surf. Coat. Technol. 2017. V. 320. P. 3–6. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.03.023.
14. ISO 11146-1:2021; Lasers and Laser-Related Equipment. Test Methods for Laser Beam Widths, Divergence Angles and Beam Propagation Ratios. Part 1: Stigmatic and Simple Astigmatic Beams. URL: https://www.iso.org/standard/77769.html (last access: 09.04.2024).