[发明专利]钕玻璃激活反射镜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介质反射薄膜，特别是一种钕玻璃激活反射镜的制备方法。 

背景技术

钕玻璃是一种含有钕离子的激光增益介质。自美国Snitzer于1961年发明掺钕硅酸盐激光玻璃以来，片状及棒状激光钕玻璃广泛应用于各类激光系统，尤其是从20世纪70年代开始过去40年中国际上建立了一批高功率装置，如日本大阪大学的“金刚”，美国Rochester大学的“Omega”装置，LLNL实验室的“Shiva”、“Nova”及NIF(National Ignition Facility)。我国的“神光”系列激光装置同样采用了激光钕玻璃材料作为增益介质。传统的激光系统中钕玻璃元件为透射元件，即光波穿透整个元件而获得激光增益。为了消除钕玻璃与空气构成界面因折射率不匹配造成的反射损耗，通常在钕玻璃的端面制备增透薄膜，或者利用56.5°入射时水平偏振态光波存在的布儒斯特现象消除界面损耗。对于透射使用的钕玻璃，因光波在玻璃片内单次通过，同样厚度的钕玻璃增益水平较低。以美国的NIF装置为例，为了获得装置需要的增益水平，该装置的192路激光光束中共使用了3072片口径为400mm的钕玻璃激光增益材料，平均每路激光的钕玻璃元件为16片。与传统的玻璃相比，作为激光增益介质材料的钕玻璃在铂金含量、水含量、气泡及条纹密度等方面要求更高，因此在除铂金、除水、除气泡及条纹等方面技术难度更高，元件的制造成本高。更为重要的时，为了消除激光放大过程中存在的受激自发辐射现象（Amplified Spontaneous Emission,ASE），需要在垂直于光路方向的激光钕玻璃侧面包裹吸收ASE的介质。目前大规模的高功率激光器中普遍采用掺铜离子的包边玻璃作为ASE的吸收介质，并将掺铜的包边玻璃与大口径钕玻璃侧面紧密贴合，上述抑制ASE的方法称为钕玻璃包边。作为有别于其他玻璃生产的钕玻璃包边工艺，进一步增大了钕玻璃的制造成本。 

发明内容

本发明就是针对上述现有问题，提供一种钕玻璃激活反射镜的制备方法， 

所述的钕玻璃激活反射镜是在钕玻璃片的背面采取电子束蒸发离子束辅助技术 制备高反射多层薄膜，以提高钕玻璃增益能力的构件。 

本发明的技术解决方案如下: 

一种钕玻璃激活反射镜的制备方法，其特点在于该方法的具体步骤如下： 

①清洗：将包边钕玻璃使用弱碱性溶液浸泡，然后用高纯度石油醚和丙酮混合溶液进行清洗，再置于100级超净台自然干燥，得到清洁干燥的包边钕玻璃，所述的弱碱性溶液的PH值为7.5～8，该石油醚和丙酮混合溶液的纯度大于99.999%，体积比2:1； 

②离子束清洗：将所述的清洁干燥的包边钕玻璃置于高真空镀膜机的装夹基片的夹具上，关闭真空室门，使用真空泵组对镀膜机抽真空，待真空优于2×10^-3Pa时，打开离子源，对包边钕玻璃基片表面进行清洗，离子源使用氩气及氧气混合气体，其纯度大于99.999%，流量比为3:1，离子源的工作电压为140V，束流为50A，清洗时间为5-15分钟； 

③薄膜制备：离子源真空室清洗完成后，使用电子束蒸发离子束辅助技术在钕玻璃基片上交替沉积Ta₂O₅/SiO₂薄膜，薄膜的膜系结构为（HL）ⁿH0.5L，其中H表示Ta₂O₅膜层，L表示SiO₂膜层，H和L层的光学厚度300nm～313nm，n表示HL层交替沉积次数，n>15，在镀制Ta₂O₅时，氧气充入量为20～25sccm，辅助离子源的参数为：偏压100～120V，电流40～50A，Ta₂O₅沉积速率为0.4～0.6nm/s；制备SiO₂时，氧气充入量为4-6sccm，辅助离子源的参数为：偏压130～150V，电流40～50A，SiO₂的沉积速率为0.6～0.8nm/s。 

本发明技术效果如下： 

一种钕玻璃激活反射镜，是在包边钕玻璃的背面制备高反射薄膜，同时，为了实现氙灯的有效泵浦，薄膜具备对氙灯有效泵浦的光谱高透射，激活反射镜的薄膜具备下列光谱特征：