高性能偏振膜的研制

朱美萍，孫 建，張偉麗，趙元安，劉曉鳳，趙嬌玲，易 葵，邵建達

(中國科學院 上海光學精密機械研究所 強激光材料重點實驗室，上海 201800)

高性能偏振膜的研制

朱美萍*，孫 建，張偉麗，趙元安，劉曉鳳，趙嬌玲，易 葵，邵建達

(中國科學院 上海光學精密機械研究所 強激光材料重點實驗室，上海 201800)

綜述了國內(nèi)外科研人員在高性能偏振膜的研制方面開展的工作， 主要涉及偏振膜光譜性能、抗激光損傷閾值和膜層應力控制等方面的研究。針對我國神光系列裝置對偏振膜的性能要求，簡述了中國科學院上海光學精密機械研究所采用電子束沉積技術在光譜性能、損傷閾值和面形精度三個方面開展的研究工作。給出了在薄膜設計、制備和后處理等方面進行的研究和取得的進展。結合上述研究成果，得到了低缺陷密度、低應力的高性能偏振膜。 由本科研團隊研制的布儒斯特角薄膜偏振器在在2012年和2013年SPIE激光損傷國際會議(SPIE Laser Damage)組織的全球性偏振膜激光損傷閾值水平競賽中連續(xù)取得了p分量損傷閾值和平均損傷閾值最佳的結果。另外，通過解決應力誘導膜層龜裂的重大技術問題，在國內(nèi)首先推出了大口徑偏振片，該大口徑偏振片滿足透射率TP>98%,反射率RS>99%的光譜性能要求和17 J/cm2(9 ns)的通量運行要求，有力支撐了我國SGII-UP大型激光裝置的穩(wěn)定運行。

高功率激光；薄膜偏振片；激光損傷閾值；應力控制;綜述

1 引 言

薄膜偏振片通常用作光開關或隔離元件，是激光系統(tǒng)中必不可少的元件，對整個激光系統(tǒng)的設計起著重要的作用。應用于高功率激光系統(tǒng)的偏振膜應兼具優(yōu)異的光譜性能、高的抗激光損傷閾值和良好的波面質量。為了獲得高性能的偏振膜，國內(nèi)外研究人員開展了大量的研究工作。在光譜性能方面，美國LLNL國家實驗室的C.J. Stolz等人從理論上研究了短波通、長波通和F-P帶通設計作為初始膜系對偏振膜帶寬、誤差敏感性和消光比的影響[1]。美國羅徹斯特大學LLE實驗室的研究人員借助掃描電子顯微鏡(SEM)獲得了石英晶振片隨沉積在其上的膜層厚度變化的校正因子，從而得以精確地控制膜層厚度，滿足了美國國家點火裝置(National Ignition Facility,NIF)對偏振膜元件的光譜性能要求[2]。

損傷閾值方面的研究工作涉及鍍膜材料的選擇、膜系設計和激光預處理等多個方面。近年來在提升損傷閾值方面最顯著的成果之一是采用金屬Hf替代HfO2作為初始鍍膜材料來制備HfO2膜層，使膜層中的節(jié)瘤缺陷密度降低了2～3倍，大幅提升了薄膜元件的抗激光損傷閾值。在膜系設計方面，研究人員在駐波場和保護膜方面做了大量的工作[3-4]。研究表明，激光預處理的本質是利用亞閾值狀態(tài)的激光能流，以較輕微的方式去除深藏于介質膜內(nèi)部的節(jié)瘤缺陷，從而降低缺陷區(qū)的局部吸收和電場畸變，有效提高介質膜的抗激光損傷能力。20世紀80年代末期，LLNL實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)激光預處理過程中會出現(xiàn)一些損傷診斷系統(tǒng)無法識別的微小破壞。這些破壞引起的散射光變化,與缺陷以及系統(tǒng)噪音引起的散射光變化相當，因此微小破壞的存在不會影響元件的光學性能[5]。這個發(fā)現(xiàn)使得人們對高功率系統(tǒng)中光學薄膜元件的損傷及預處理技術有了更深的認識。基于此認識，高功率系統(tǒng)中元件的激光損傷判定從器質性損傷轉向了功能性損傷，激光預處理技術從理想的無損預處理轉向了有損預處理，這也是近年來提升薄膜元件抗激光損傷閾值方面一個顯著的成果[6-8]。激光預處理技術能夠實現(xiàn)去除膜層節(jié)瘤缺陷和檢驗光學薄膜元件損傷閾值水平的雙重目的。

膜層應力控制也是至關重要的研究工作。一方面，有效地控制膜層應力才能夠滿足裝置對偏振片全頻段的面形精度要求[9-10]；另一方面，若不能有效地控制膜層應力，膜層應力太大會引起膜層龜裂的問題。美國NIF裝置和法國兆焦耳激光系統(tǒng)(Laser MegaJoule,LMJ)原型裝置(LIL)中使用的偏振膜均曾遭遇膜層龜裂的技術問題。2004年，E. Lavastre等人[11]報道了LIL裝置中使用的偏振片在整個通光口徑內(nèi)約有10條寬度小于3 μm的裂紋。不過，這些偏振片仍成功通過了原型裝置的全口徑運行測試。2005年，J.B. Oliver等人[2]在BK7基底上成功制備了對角線達0.9 m的偏振片。該偏振片具有優(yōu)良的光譜性能和損傷閾值，并且在干燥環(huán)境下具有足夠低的薄膜應力。盡管如此，在石英基底上制備在干燥環(huán)境中使用的低應力偏振片仍然是一件富有挑戰(zhàn)性的工作。

針對我國神光系列裝置對偏振膜的性能要求，上海光機所從薄膜設計、制備到后處理等方面開展了大量的研究工作。本文綜述了上海光機所在高性能偏振膜方面的研究成果。

2 光譜性能

偏振片要求在足夠寬的光譜區(qū)域內(nèi)具有高的p偏振分量透射率和高的消光比。隨著光學薄膜設計軟件的迅速發(fā)展，通過商業(yè)化的膜系設計軟件能夠設計出滿足光譜性能要求的膜系結構。

精確地控制膜層厚度是制備出理想光譜性能偏振片的關鍵。由于石英晶振控制法對沉積參數(shù)(包括沉積速率、沉積真空、晶振片冷卻水溫等)的變化非常敏感，一旦某個沉積參數(shù)發(fā)生變化，控制厚度便會發(fā)生偏離，從而造成元件光譜性能的變化。我們提出了一種光控-晶控綜合膜厚監(jiān)控方法[12]。該方法結合了兩種膜厚控制方法的優(yōu)點，即使在沉積參數(shù)稍有變動的情況下，也能精確地控制膜層的厚度，獲得理想的光譜性能。此外，我們還提出了一種基于多個控制片的純光學膜厚控制方法。該方法能夠降低膜層厚度的控制誤差，獲得與理論設計接近的光譜性能[13]。圖1所示是小口徑偏振片的實測光譜性能曲線(光束入射角度為56.5°)。

圖1 小口徑偏振片的實測光譜性能曲線Fig.1 Measured spectra of thin film polarizer

3 損傷閾值

大量研究結果表明，在納秒級脈寬激光的作用下，光學薄膜元件的損傷閾值受制于基底加工、薄膜制備，以及后續(xù)的存儲和使用過程中引起的各種類型的缺陷。在高功率激光薄膜制備工藝水平已經(jīng)發(fā)展到一定程度的今天，在影響基頻偏振膜(s分量)元件激光損傷閾值的眾多因素中，普遍認為節(jié)瘤缺陷是薄膜激光損傷的主要誘因。因此，薄膜元件抗激光損傷性能的提高可以從兩方面著手：(一)降低膜層中的缺陷密度；(二)提高缺陷點的抗激光損傷閾值?；趯す鈸p傷起源和損傷機制的理解，我們主要從膜系設計、膜層沉積工藝、后處理等方面開展了ICF激光裝置用偏振膜元件的研制工作。

3.1 薄膜設計

膜系設計除了要滿足光譜性能指標之外，還應充分考慮膜系結構對薄膜抗激光損傷性能的影響。20世紀70年代，上海光機所在國內(nèi)率先開展了駐波場效應的相關研究，并將駐波場設計的概念融入到具體的膜系設計中。膜層內(nèi)部及其不同鍍膜材料的界面存在很多“不可見”的納米吸收性缺陷，當位于高電場處時，這些缺陷容易吸收大量的熱，并通過熱力耦合產(chǎn)生宏觀破壞。因此，駐波場效應是在高損傷閾值偏振膜膜系設計時必須考慮的問題。

由于氧化硅(SiO2)層與氧化鉿(HfO2)層的界面(HfO2層作為基底層)存在比HfO2層與SiO2層界面(SiO2層作為基底層)更多的“不可見”的納米吸收性缺陷，而SiO2材料具有比高折射率材料更高的激光損傷閾值，因此，通過駐波場設計將電場峰值移動到SiO2材料中，降低SiO2層與HfO2層的界面電場，能夠提高膜層的抗激光損傷性能。針對偏振膜開展的研究結果表明：偏振膜中電場峰值越低、峰值電場所處的位置距離空氣越遠，損傷閾值越高[13]。此外，我們還著重研究了內(nèi)保護層和外保護層在提升激光薄膜損傷能力中的作用，通過引入內(nèi)、外保護層能夠增強膜層與基底的結合力和膜層的力學強度，顯著提升基頻偏振膜的抗激光損傷閾值。目前，上海光機所已形成了一套完整的高性能激光薄膜綜合設計方法。

3.2 薄膜沉積工藝

21世紀初期，上海光機所開始采用HfO2作為初始鍍膜材料。自此，HfO2/SiO2多層膜開始在國內(nèi)神光系列裝置中展露頭角。在近十年的研究歷程中，我們一直致力于研究初始鍍膜材料為HfO2的薄膜制備工藝，包括材料的預熔工藝、薄膜沉積工藝等。

膜層沉積過程中膜料的噴濺是膜層中節(jié)瘤缺陷種子的主要來源之一。產(chǎn)生膜料噴濺最重要的原因之一是蒸發(fā)過程中膜料的放氣。膜料制備過程中總會存在不同程度的摻氣，當其受熱時就會膨脹而釋放，并產(chǎn)生微小顆粒的噴濺。鍍膜前對材料進行充分的預熔，是減少因放氣而產(chǎn)生噴濺的最有效方法。圖2所示是我們采用不同預熔工藝預熔的HfO2材料制備的多層膜的激光損傷閾值，通過優(yōu)化鍍膜前的HfO2材料預熔工藝能夠大幅度抑制HfO2在鍍膜過程中產(chǎn)生的噴濺，從而提升多層膜的抗激光損傷能力。

圖2 兩種不同工藝預熔的HfO2膜料制備的多層膜的激光損傷閾值Fig.2 Damage threshold of multilayer dielectric coatings by two different HfO2 premelt processes

盡管膜層中的缺陷密度已經(jīng)很低，個別存在的節(jié)瘤仍然是制約基頻反射膜功能性損傷閾值的主要因素之一。從缺陷的分析結果來看，以HfO2和SiO2為初始材料制備的反射膜樣品中的節(jié)瘤缺陷種子大多起源于膜層中，即多為非基底種子節(jié)瘤缺陷。為了進一步降低起源于膜層中的節(jié)瘤缺陷，我們從2010年開始研究以金屬Hf取代HfO2作為初始鍍膜材料的鍍膜工藝。以金屬Hf作為初始鍍膜材料有以下優(yōu)點：首先，金屬Hf比HfO2具有更高的熱導率，利用金屬Hf作為初始材料能夠獲得密度更高的塊狀材料，降低了塊狀材料中存在空穴的幾率，切斷了導致材料噴濺的源頭。其次，與HfO2不同，金屬Hf不存在單斜晶相到四方晶相的相變過程，不像HfO2材料一樣會產(chǎn)生體積膨脹，從而降低了壓力，減少了可能出現(xiàn)的顆粒噴濺源頭。最后，在金屬Hf材料與水冷坩堝直接接觸的邊緣部分和電子束接觸的熔融表面之間沒有溫度誘導的相變。此外，采用金屬Hf作為初始鍍膜材料能夠獲得均勻的材料蒸發(fā)分布。

圖3 金屬鉿電子束掃描軌跡對樣品節(jié)瘤缺陷密度的影響Fig.3 Influence of Hf electron beam scanning track on defect density of samples

在金屬Hf的工藝研究方面，成效較為突出的工藝改進是金屬Hf電子束掃描軌跡的優(yōu)化。隨著膜料的蒸發(fā)，坩堝邊緣也會沉積一些膜料。由于金屬Hf具有較高的熱導率，蒸發(fā)材料表面的電子束焦斑離水冷坩堝邊緣的距離不同，在坩堝邊緣附近產(chǎn)生的溫度也會有很大差異。如果焦斑距離坩堝邊緣很近，產(chǎn)生的溫度就足夠使得沉積在坩堝邊緣的材料再次蒸發(fā)，從而在膜層中引起節(jié)瘤缺陷。采用光學顯微鏡對膜層中的節(jié)瘤缺陷密度進行檢測，結果如圖3所示。通過優(yōu)化電子束掃描軌跡，可將厚度為4 μm的多層膜中的節(jié)瘤缺陷密度從2.4個/mm2降低到0.6個/mm2，進而大幅提升了薄膜的激光損傷閾值，如圖4所示。

圖4 金屬鉿電子束掃描軌跡對樣品激光損傷閾值的影響Fig.4 Influence of Hf electron beam scanning track on laser induced damage threshold of samples

3.3 后處理

盡管研究人員對薄膜沉積前和薄膜沉積中可能引起膜層缺陷的因素進行了大量的研究與分析，并采取了一系列措施有效地抑制了膜層缺陷的產(chǎn)生，然而迄今為止，仍未能完全抑制薄膜中的缺陷。針對這一問題，研究人員提出薄膜后處理技術，以降低膜層微缺陷，或者在一定激光通量下穩(wěn)定膜層的微缺陷，從而達到提高薄膜激光損傷閾值的目的。上海光機所建立了國內(nèi)首套面向工程應用的大口徑光學元件激光預處理平臺；此外，還提出了一種基于離子的后處理技術，研究了該技術對薄膜微缺陷和激光損傷閾值的影響。

3.3.1 激光預處理

圖5是上海光機所研制的國內(nèi)首套大口徑光學元件激光預處理平臺，我們借助該平臺在國內(nèi)率先開展了激光預處理方面的研究工作。元件實際使用的過程中，一定尺度范圍內(nèi)的穩(wěn)定損傷點并不會顯著影響光束質量，也不會調(diào)制光束引起后續(xù)的元件損傷，因此部分損傷點的存在并不會對元件的使用性能造成原則性的影響。激光預處理允許部分損傷點的存在，但損傷對元件性能帶來的負面影響必須控制在系統(tǒng)正常運行容忍的范圍內(nèi)，即不產(chǎn)生功能性損傷的范圍內(nèi)。

節(jié)瘤缺陷會誘導出帶有小坑的等離子體燒蝕。通過激光預處理，逐步抬升輻照節(jié)瘤缺陷的能量，能夠有效去除節(jié)瘤缺陷，使膜層承受更高的激光能量。相比于以50.6 J/cm2(1 064 nm，5 ns，通量)直接輻照的樣品，多臺階激光預處理到50.6 J/cm2(1 064 nm，5 ns，通量)后樣品的等離子體燒蝕損傷的數(shù)量和尺寸明顯減少，如圖6所示。功能性損傷對等離子體燒蝕占比提出了一定的限制，通過激光預處理可以降低等離子體燒蝕占比，提升薄膜元件的功能性損傷閾值。等離子燒蝕是由節(jié)瘤缺陷噴射造成的。研究結果表明，燒蝕占比與激光輻照臺階的選取密切相關，激光輻照的能量密度越大，所形成的燒蝕區(qū)域尺寸也就越大，因此要去除節(jié)瘤缺陷的同時盡量減小燒蝕區(qū)域，預處理的能量密度應稍大于節(jié)瘤缺陷的損傷閾值?；谶@個原則，利用密集抬升的能量輻照樣品，使各個節(jié)瘤缺陷在其閾值附近噴射，可將燒蝕點數(shù)和燒蝕尺寸控制在最小的范圍內(nèi)，達到最佳的預處理效果。對于小光斑掃描激光預處理而言，處理時間也是需要考慮的一個問題。處理時間過長，不僅導致元件成本上升，還會給預處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來壓力。

圖6 處理樣品和非預處理樣品表面的損傷情況Fig.6 Damage morphologies of sample before and after laser conditioning

臺階的選擇應該照顧到盡可能多的缺陷，使得缺陷密度較大的那類缺陷在其閾值附近噴射，忽略那些去除缺陷較少的能量臺階，尤其是去除缺陷較少的低能臺階。這樣就可以使少臺階與多臺階輻照獲得近似的預處理效果，甚至獲得與能量密集抬升近似的預處理效果。激光預處理的最后一個能量臺階是確定的，一般選取稍高于工程要求的能量臺階，一方面可以去除閾值不高于此能量的缺陷，另一方面可以檢測樣品是否滿足工程要求的能量密度指標?；谏鲜雠_階原則確定的激光預處理工藝，不但能夠去除節(jié)瘤缺陷，減小燒蝕損傷的數(shù)目和尺寸，還能夠達到檢驗元件的抗激光損傷性能的目的。

3.3.2 離子后處理

與激光預處理技術類似，離子束后處理的功效也在于有效降低薄膜中的微缺陷密度，提高薄膜的抗激光損傷能力。離子后處理利用粒子的碰撞作用和等離子體與薄膜的化學作用來去除膜層中的微缺陷。與激光預處理相比，離子束后處理具有兩大優(yōu)勢：(一)可以在鍍膜后利用真空室內(nèi)的離子源直接對薄膜元件進行離子束后處理，使用更為方便；(二)離子束發(fā)射角較寬，利用一個或多個離子源可以覆蓋整個大口徑薄膜元件，耗時很短。研究結果表明，離子后處理能夠降低薄膜表面的顯微和亞顯微缺陷密度，從而降低膜層吸收，進而顯著提高薄膜的激光損傷閾值[14-15]，如圖7所示。此外，作為能量離子的轟擊使薄膜表面產(chǎn)生再構以及氧等離子體的強氧化性共同作用的結果，離子后處理還能夠改良介質激光薄膜的其他性質，例如降低膜層的表面粗糙度和內(nèi)應力等。

圖7 離子束后處理前后樣品損傷閾值的對比Fig.7 Damage thresholds of sample before and after ion treatment

結合上述研究研制的偏振膜在2012年和2013年SPIE激光損傷國際會議(SPIE Laser Damage)組織的全球性偏振膜激光損傷閾值水平競賽中連續(xù)取得p分量損傷閾值和平均損傷閾值最佳的結果。SPIE激光損傷國際會議至今已有近50年的歷史，代表著光學材料激光損傷研究領域的國際最高水平。競賽共有來自中國、美國、德國、瑞士、英國、日本6個國家的17家單位參賽，包括美國桑迪亞國家實驗室、德國漢諾威激光中心、CVI MellesGriot、肖特公司、長春光機所、同濟大學、歐唐科技公司和四川科奧達技術有限公司等多家國內(nèi)外研究機構或公司。

4 面形精度

薄膜元件面形的穩(wěn)定控制是一項系統(tǒng)工程，取決于基片面形及其穩(wěn)定性、單層膜的應力控制、多層膜的應力耦合，以及后續(xù)測量和存儲環(huán)境等諸多因素。我們從基片應力穩(wěn)定性、單層膜應力控制技術以及多層膜應力耦合分析等幾個方面進行研究，實現(xiàn)了偏振膜面形的穩(wěn)定控制。

4.1 基底應力控制技術

基板應力穩(wěn)定是薄膜元件應力穩(wěn)定的前提條件，在基板應力不穩(wěn)定的情況下，無論如何控制薄膜制備工藝，都無法控制薄膜元件的面形變化。針對這一問題，上海光機所提出了一種基于熱循環(huán)處理的基底面形穩(wěn)定性的檢驗方法，通過熱循環(huán)處理技術對基片進行篩選。通過模擬實際鍍膜過程對基板應力穩(wěn)定性進行檢驗，實現(xiàn)了對薄膜元件面形PV和Power變化量的穩(wěn)定控制，結果如圖8所示。

圖8 熱循環(huán)處理前后120 mm×88 mm元件面形PV的變化情況Fig.8 PV values of 120 mm×88 mm component before and after heat recycling treatment

4.2 單層膜應力控制技術

在薄膜材料和基底材料確定的情況下，沉積參數(shù)和處理過程是影響薄膜應力狀態(tài)的重要因素。對于電子束沉積的薄膜，其應力在很大程度上取決于沉積真空、沉積速率和基底溫度等沉積參數(shù)。

圖9 HfO2單層膜應力隨沉積溫度的變化Fig.9 Variation of HfO2 film stress with deposition temperature

如圖9所示，在沉積真空為1.0×10-2Pa的條件下，沉積在BK7和石英基底上的厚度約為530 nm的HfO2單層膜均呈現(xiàn)張應力，且當基底溫度低于280 ℃時，應力隨著基底溫度的升高而單調(diào)增加。當基底溫度進一步升高到350 ℃時，膜層應力下降，其原因在于：在較低的基底溫度下，HfO2薄膜呈現(xiàn)非晶態(tài)，而當溫度升高到350 ℃時，HfO2薄膜呈現(xiàn)出單斜晶態(tài)，薄膜結晶使得膜層應力有所下降。沉積在石英基底上的薄膜其應力的發(fā)展趨勢與BK7玻璃基底基本一致，但應力值相對較低。

圖10 SiO2單層膜應力隨基底溫度和氧分壓的變化關系Fig.10 Variations of SiO2 film stress with substrate temperature and oxygen partial pressure respectively

與HfO2單層膜不同，當SiO2的沉積真空度為4.0×10-3Pa時，隨著基底溫度從190 ℃升高到350 ℃，SiO2單層膜呈現(xiàn)出越來越大的壓應力，如圖10(a)所示。當基底溫度為400 ℃時，隨著沉積真空度從3.0×10-3Pa變化到13.0×10-3Pa，膜層應力由壓應力變?yōu)閺垜?，如圖10(b)所示。

上述結果表明，HfO2和SiO2單層膜的應力與沉積參數(shù)有極大的依賴關系，通過調(diào)節(jié)這些沉積參數(shù)能夠改變多層膜的應力。

4.3 多層膜應力耦合分析與控制技術

多層膜的應力除了涉及到多種薄膜材料的熱物參數(shù)的組合之外，還涉及多個界面的力學匹配問題，其物理過程比單層膜更復雜。根據(jù)HfO2和SiO2單層膜的應力特性，結合膜系設計優(yōu)化膜層厚度，進行多層膜的應力匹配設計，解決了大口徑偏振膜膜層龜裂的技術問題，實現(xiàn)了國內(nèi)大口徑偏振膜片從無到有的突破。鍍膜后大口徑偏振片的波面PV值優(yōu)于0.7λ，有力支撐了我國神光II-UP裝置的穩(wěn)定運行。

5 總結與展望

光譜性能、損傷閾值與面形精度三個方面的性能提升始終是高功率激光薄膜不斷發(fā)展的主要方向。經(jīng)過多年的研究積累，上海光機所在高性能偏振膜研制方面取得了長足的進展。遵循系統(tǒng)工程解決薄膜問題的思路，強化基礎研究，取得了一批與工藝密切結合的基礎研究結論，并及時集成轉化這些基礎研究成果，成功解決了大口徑偏振膜在光譜性能、損傷閾值和應力控制方面的技術問題。研制的偏振膜元件在全球性激光損傷競賽中取得最佳結果，實現(xiàn)了國內(nèi)大口徑偏振片從無到有的突破。研制的大口徑偏振片滿足TP>98%,RS>99%的光譜性能要求和17 J/cm2(9 ns)的通量運行要求，為我國神光Ⅱ(SGII-UP)大型激光裝置的穩(wěn)定運行提供了保障。

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Development of high performance polarizer coatings

ZHU Mei-ping*, SUN Jian, ZHANG Wei-li, ZHAO Yuan-an, LIU Xiao-feng, ZHAO Jiao-ling, YI Kui, SHAO Jian-da

(KeyLaboratoryofMaterialsforHighPowerLaser,ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences,Shanghai201800,China) *Correspondingauthor,E-mail:bree@siom.ac.cn

The research and achievements of high performance polarizer coatings by many scholars around the world are reviewed， including the spectral properties, laser damage threshold and stress control. For the performance requirements of polarizer coatings in China Shenguang series facilities, it describes the investigation of spectral properties, laser damage threshold, and figure accuracy of the polarizer coatings based on electron beam depolarization by Shanghai Institute of Opitcs and Fine Mechanics of the Chinese Academy of Sciences(SIOM). Much work and achievements on design, preparation and past-treatment of the coating are given. On the basis of the research achievements, high performance thin films polarizer with low defect density and low stress have obtained. The Brewster angle thin film polarizer developed by our team has participated in the International Laser Damage Competition held on the SPIE 2012 Laser Damage & SPIE 2013 Laser Damage Symposium. The p-polarized LIDT( Laser Induced Damage Threshold) as well as the average of p-polarized and s-polarized LIDT achieves the best results. The stress-induced crazing of large aperture polarizer coating is also solved, by which the manufacturing of large aperture polarizer is implemented in China, showing the spectral properties ofTP>98%,RS>99% and the flux property of 17 J/cm2(9 ns).Now, the prepared large aperture polarizer has supported the stable operation of ShenguangII-UP laser facility.

high-power laser; thin-film polarizer; laser damage threshold; stress control; review

2016-10-26；

2016-11-17.

國家自然科學基金資助項目(No.61505227)

1004-924X(2016)12-2908-08

O484.1；O436.3

:Adoi:10.3788/OPE.20162412.2908

朱美萍(1982-)，女，博士，碩士生導師，主要從事高功率激光薄膜的研究工作。E-mai：bree@siom.ac.cn