KDP晶體元件憎水減反化學(xué)薄膜的制備和研究.pdf

1、隨著慣性約束核聚變?cè)谀茉春蛙娛律系膽?yīng)用發(fā)展,高功率激光器也日益受到更多關(guān)注。磷酸二氫鉀(KDP)晶體是為慣性約束核聚變提供短波長(zhǎng)的必不可少的諧波轉(zhuǎn)換光學(xué)元件,其重要程度不言而喻。然而,長(zhǎng)期暴露在空氣中的KDP晶體容易受潮發(fā)霧,不僅降低光透過率,而且縮短其使用壽命。目前為解決這一問題國(guó)際上均采用鍍膜技術(shù),而溶膠一凝膠法制備的多孔二氧化硅(SiO2)增透膜因具有良好的光學(xué)性質(zhì)和高的激光破壞閾值而被普遍采用,多孔SiO2增透膜必須具備一系列優(yōu)

2、良的特性才能滿足ICF和X光激光等實(shí)驗(yàn)需要,例如必須有很好的增透效果,有較高的抗激光損傷閾值以及大面積成膜的均勻性,較強(qiáng)的薄膜強(qiáng)度和較長(zhǎng)的膜層使用壽命等。無(wú)疑,鍍膜性能的改進(jìn)對(duì)高功率激光系統(tǒng)的性能和可靠性有舉足輕重的作用。本文基于溶膠-凝膠法,尋找出使薄膜性能更加優(yōu)越的方法。
　　 本文首先采用溶膠-凝膠法,室溫中堿性催化條件下,利用正硅酸乙酯的水解縮聚反應(yīng)制備出SiO2溶膠凝膠,使用旋涂和提拉法鍍膜。通過紫外熒光測(cè)試發(fā)現(xiàn):薄膜

3、具有寬帶增透性能。通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù),如水含量等,得到了薄膜光透過率的最佳值。之后探索了薄膜的抗激光損傷的性能,并初步分析了影響薄膜激光損傷閾值的因素。
　　 其次研究了薄膜的表面改性,分析在不同的實(shí)驗(yàn)條件下,如添加三甲基氯硅烷(TMCS),聚乙二醇(PEG)以及熱處理等對(duì)薄膜憎水性能的改善,并且結(jié)合表面改性對(duì)薄膜光透過率的影響,選擇出實(shí)驗(yàn)參數(shù)的最優(yōu)值。
　　 最后研究了有機(jī)改性劑的添加對(duì)薄膜光學(xué)以及疏水的綜合影響,本文選

4、擇的有機(jī)改性劑包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)以及聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET),實(shí)驗(yàn)表明PMMA和PS不僅可以使薄膜的疏水性能顯著的提高,最高達(dá)140°左右,且同時(shí)薄膜的光學(xué)最高透過率仍保持高達(dá)98％以上。
　　 通過對(duì)各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的性能測(cè)試比較,最終發(fā)現(xiàn)TMCS,PEG,PMMA和PS可以顯著提高薄膜的疏水性能,同時(shí)不會(huì)引起薄膜光透過率的明顯下降,為寬帶減反憎水薄膜的制備提供了一種全