AbstractsPhysics

The present Ph.D. thesis is the experimental and theoretical analysis of the femtosecond laser pulse induced damage processes in thin film dielectric coatings. Experimental investigations were performed by automated metrological facility designed for S-on-1 laser-induced damage threshold measurements. Femtosecond repetitive pulses (1 kHz) either at fixed 800 nm and 400 nm wavelengths or continuously tunable in 590 nm to 750 nm spectral range were used. The sensitivity of assembled metrological facility was sufficient to determine the influence of various deposition factors (process parameters and coating materials) on LIDT of optical coatings. Our experimental investigations on multi-layer ZrO2/SiO2, HfO2/SiO2, Ta2O5/SiO2, TiO2/SiO2 high reflection coatings and single-layer TiO2 have yielded several important results. To summarize: stepwise change of LIDT values was experimentally observed at the wavelength where two-photon absorption changes to three-photon absorption. This confirms that multiphoton absorption is one of the main damage mechanisms in femtosecond range. The multilayer coatings deposited by IAD and e-beam techniques on substrates having roughness of 0.64 nm or smaller showed similar LIDT values. Moreover, it was also confirmed that suppressing of standing wave electric field intensity at the outer layers of high refractive index improves the optical resistance of high reflectivity coatings also for femtosecond pulses. Furthermore, the model of the... [to full text] Pagrindinis šio darbo tikslas - eksperimentiškai ir teoriškai išnagrinėti fundamentinius bei technologinius veiksnius, apribojančius dielektrinių dangų optinį atsparumą pasikartojantiems femtosekundinės trukmės lazerio impulsams. Specialiai šiems tyrimams atlikti buvo sukurta automatizuota eksperimentinė įranga, kuri pagreitino pažeidimo slenksčio matavimus ir minimizavo žmogiškąjį faktorių. Darbo metu eksperimentiškai buvo tiriamos tiek vienasluoksnės TiO2, tiek ir didelio atspindžio koeficiento daugiasluoksnės ZrO2/SiO2, HfO2/SiO2, Ta2O5/SiO2 bei TiO2/SiO2 dangos, padengtos skirtingais būdais. Pirmą kartą eksperimentiškai pademonstruota, kad dėl daugiafotonės sugerties įtakos dielektrinių dangų pažeidimo slenkstis, tolydžiai keičiant femtosekundinių impulsų bangos ilgį, kinta šuoliškai. Kartu pademonstruotos ir teorinės šio rezultato prielaidos. Eksperimentiškai pademonstruota, kad didelio atspindžio koeficiento dangose stovinčiosios elektromagnetinės bangos pūpsnius „perstūmus“ į žemesnio lūžio rodiklio sluoksnius padidėja optinis atsparumas ir femtosekundinei lazerinei spinduliuotei. Taip pat eksperimentiškai buvo nustatyti įvairių dangų, dengtų jonapluoščio dulkinimo, elektronpluoščio nusodinimo su papildomu jonų tankinimu ir be jo technologijomis, pažeidimo slenksčiai įvairios trukmės ir įvairių bangos ilgių femtosekundiniams impulsams. Teoriškai išnagrinėtas vadinamojo S-į-1 pažeidimo tikimybės matavimo atvejis, kai lazerinės spinduliuotės erdviniai ir energetiniai... [toliau žr. visą tekstą]