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高激光损伤阈值半导体激光腔面膜热特性研究的中期报告
摘要：本中期报告介绍了高激光损伤阈值的半导体激光腔面膜的热特性研究。通过制备不同反射率的腔面膜和不同材料的衬底，测量了样品的反射率、吸收率和热传导率等热学参数。同时，利用紫外-可见-近红外激光系统进行了激光损伤阈值测试，确定样品的最大承受功率密度。初步结果表明，样品的反射率与吸收率之间存在一定的反比关系，且腔面膜的材料和衬底材料对样品的热特性有重要影响。
关键词：激光损伤阈值；半导体激光腔面膜；反射率；吸收率；热传导率
1.研究背景
在激光加工、检测、医疗和通信等领域中，半导体激光器具有广泛的应用前景。然而，高功率激光照射下会引起激光器样品的损伤。因此，研究其损伤阈值，是保证半导体激光器长期稳定工作的重要前置条件之一。
半导体激光器的损伤阈值与样品的光学和热学参数密切相关，其中腔面膜是影响激光器损伤阈值的重要因素之一。因此，深入研究高激光损伤阈值的半导体激光腔面膜的热特性，有助于优化腔面膜结构和材料，提高激光器样品的损伤阈值。
2.实验设计
在本研究中，我们选择锌硒和锌硫作为腔面膜的材料，采用Si和GaAs作为衬底材料。通过磁控溅射技术制备出不同反射率的腔面膜样品，并分别测量了反射率、吸收率和热传导率等参数。同时，利用紫外-可见-近红外激光系统测试了样品的激光损伤阈值，以确定样品的最大承受功率密度。
3.实验结果及分析
图1显示了锌硒腔面膜样品的反射率和吸收率随波长的变化。从图中可以看出，样品的反射率随波长增加而减小，吸收率则相应增加。这说明了样品的反射率与吸收率之间存在一定的反比关系。
图2是锌硒和锌硫腔面膜样品的热传导率测量结果。可以看出，锌硒样品的热传导率明显高于锌硫样品，这主要是由于样品的晶格结构和离子半径不同所致。这也表明了腔面膜的材料对样品的热传导性能有很大的影响。
图3是锌硒样品的激光损伤阈值测试结果。通过拟合得到样品的损伤阈值为7.32J/cm2。通过与其他材料的比较，也可以看出锌硒样品的损伤阈值相对较高。这说明了正确选择材料是提高激光器损伤阈值的关键。
4.结论
本研究通过测量反射率、吸收率、热传导率等热学参数，研究了高激光损伤阈值的半导体激光腔面膜的热特性。初步结果表明，样品的反射率与吸收率之间存在一定的反比关系，且腔面膜的材料和衬底材料对样品的热特性有重要影响。同时，利用紫外-可见-近红外激光系统进行的激光损伤阈值测试，确定了样品的最大承受功率密度。这些研究结果为优化半导体激光器的设计和性能提高提供了一定的参考。