[发明专利]一种低吸收高功率光纤激光增透膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低吸收高功率光纤激光增透膜及其制备方法，低吸收高功率光纤激光增透膜，包括交替蒸镀的氧化铪层和二氧化硅层。本发明低吸收高功率光纤激光增透膜，所得增透膜在1000‑1100波段透过率可达99.9％以上；弱吸收小于1.6ppm，同时提高了增透膜的耐磨性、附着力和耐水性等性能，可满足目前激光领域的一些高端应用；膜层结构简单，成本低。

技术领域

本发明涉及一种低吸收高功率光纤激光增透膜及其制备方法，属于高功率光纤激光增透膜技术领域。

背景技术

在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜，这种薄膜就叫增透膜。

光学材料吸收电磁波后，能将电磁波能量转换成热能，从而引起光学材料内部温度升高。大的吸收系数是限制高能激光发展的主要因素之一，光学薄膜的吸收过大会导致薄膜的损伤。为了改善光学材料或光学薄膜的质量，需要测量薄膜的弱吸收。目前在PVD镀膜工艺中，国内的最佳弱吸收值可以达到2.0ppm，国外报道的领先水平可以达到1.8ppm，尚需进一步改进。

发明内容

本发明提供一种低吸收高功率光纤激光增透膜及其制备方法，所得增透膜在1000-1100波段透过率可达99.9％以上；弱吸收小于1.6ppm，可满足目前激光领域的一些高端应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种低吸收高功率光纤激光增透膜，包括交替蒸镀的氧化铪层和二氧化硅层。

薄膜吸收激光能量产生热效应，使自身温度升高，且短时间内急剧加热，在局部热点周围产生热弹性压力和应力波加剧了薄膜的最终破坏；通过交替蒸镀的氧化铪层和二氧化硅层，减少了热效应的影响；上述低折射率材料选用二氧化硅(折射率＝1.46)，二氧化硅膜层微观结构易为无定形态，在工作波长上色散较小，消光系数低，吸收小，较好的损伤阈值；高折射率材料同样选用阈值较高，吸收较小，微观结构为无定形态的氧化铪。本申请通过交替蒸镀的氧化铪层和二氧化硅层，不仅明显了降低了弱吸收，而且透过率可达99.9％以上，同时提高了增透膜的耐磨性、附着力和耐水性等性能。

作为本申请的其中一种具体实现方案，膜层结构为SUB/k1Hk2L/A，其中，SUB代表JGS1基底、A代表空气、H代表氧化铪层、L代表二氧化硅层；k1-k2代表每层的四分之一参考波长光学厚度的系数,k1为0.20～0.50，k2为0.85～1.95；参考波长范围为：1000-1100nm。优选，k1为0.35，k2为1.32。

本申请JGS1基底为石英基板。

作为本申请的另一种具体实现方案，膜层结构为SUB/k1Lk2Hk3L/A，其中，SUB代表JGS1基底、A代表空气、H代表氧化铪层、L代表二氧化硅层；k1-k3代表每层的四分之一参考波长光学厚度的系数,k1为0～4，k2为0.20～0.50，k3为0.85～1.95；参考波长范围为：1000-1100nm。优选，k1为1.32，k2为0.35，k3为1.32。

作为本申请的另一种具体实现方案，膜层结构为SUB/k1Hk2Lk3Hk4L/A，其中SUB代表JGS1基底、A代表空气、H代表氧化铪层、L代表二氧化硅层；k1-k4代表每层的四分之一参考波长光学厚度的系数,k1为0.10～0.24，k2为1.0～2.4，k3为0.18～0.32，k4为0.8～2.0；参考波长范围为：1000-1100nm。优选，k1为0.17，k2为1.7，k3为0.25，k4为1.4。

上述石英基板表面蒸镀光纤激光类的低吸收高功率薄膜，该增透膜在1000-1100波段透过率可达99.9％以上；弱吸收小于1.6ppm，可满足目前激光领域的一些高端应用。

上述低吸收高功率光纤激光增透膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将基片处理至的表面粗糙度Ra小于0.5nm；