[发明专利]一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法

权利要求书

1.一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)基于高反射膜的基板亚表面电场设计：通过改变高反射膜系“基板xL (HL)^ⁿ空气”基板侧L膜层的厚度将电场的峰值调整到基板亚表面内不同的深度位置，不同的电场分布会影响亚表面不同深度位置的纳米吸收中心的损伤阈值，反映出不同深度位置处纳米吸收中心的吸收强弱；其中：x代表基板侧第一层薄膜的厚度系数，H代表光学厚度为四分之一波长的抗激光损伤性能优良的HfO₂薄膜，L代表光学厚度为四分之一波长的抗激光损伤性能优良的SiO₂薄膜，n代表内部反射堆的个数，激光入射角度为3度；

(2)基板的清洗：使用超声波清洗技术去除基板表面的吸收性颗粒、有机物和油脂；

(3)高反射薄膜制备：使用电子束蒸发方法在清洗后的基板上制备HfO₂/SiO₂薄膜；

(4)高反射薄膜的光谱测量及拟合：测量制备高反射膜的光谱，逆向拟合得到实际制备薄膜的厚度，进而计算出实际制备的薄膜基板体系中基板亚表面内的电场分布情况；

(5)损伤阈值测试：用激光测量实际制备的薄膜基板体系的损伤阈值；根据测量得到的损伤阈值数据和计算出的电场强度分布，利用关系式(1) 得到对激光损伤敏感的纳米吸收中心的吸收强弱在两种基板亚表面不同深度分布的信息；

                                    (1)

其中：E为电场强度，a为吸收系数，LIDT为薄膜损伤阈值。

2.根据权利要求1所述的激光薄膜制备方法，其特征在于：步骤(1）中所述基板上镀制的第一层薄膜都是SiO₂，仅厚度不一样。

3.根据权利要求1所述的激光薄膜制备方法，其特征在于：步骤(2）中所述超声波清洗中所述超声波的频率为40K赫兹和1兆赫兹，使用碱性清洗溶液，体积比为NH₄OH：H₂O₂：H₂O=3:4:10，超声时间300分钟，超声波功率为5Kw，超声波清洗后用去离子水冲洗2遍，然后用离心机甩干，甩干转速为2000-3000转/分钟。

4.根据权利要求1所述的激光薄膜制备方法，其特征在于：步骤(3）中使用电子束蒸发方法，当镀HfO₂膜时，控制氧气的充气量为70sccm，当镀SiO₂膜时，控制氧气的充气量为30sccm，控制基板温度为100-150℃，HfO₂和SiO₂的蒸发速率均为1nm/s；制备出的HfO₂和SiO₂薄膜的吸收均小于3ppm。

5.根据权利要求1所述的激光薄膜制备方法，其特征在于：步骤(4）中使用Cary5000光谱仪测量实际制备薄膜基板体系的反射光谱，然后将测量光谱导入到Optilayer软件中，使用Reverse Engineering功能拟合得到实际制备薄膜厚度，然后使用Optilayer软件计算出实际制备的薄膜基板体系中基板亚表面内的电场分布情况。

6.根据权利要求1所述的激光薄膜制备方法，其特征在于：步骤(5）中所述激光必须从基板侧入射，同时要求激光入射角度的误差为正负0.05度。

7.根据权利要求6所述的光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法，其特征在于所述激光使用脉冲宽度为10ns，波长为1064nm的YAG激光，或使用其它各种脉冲宽度和波长的激光。

8.根据权利要求1所述的光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法，其特征在于所述基板采用常见光学基板或激光晶体。