高功率激光系統(tǒng)的輸出水平與薄膜元件的抗激光損傷能力密切相關(guān)。薄膜元件的抗激光(納秒脈沖激光)損傷能力主要受限于薄膜中各種類(lèi)型的缺陷，缺陷包括來(lái)源于基底、膜層以及鍍膜后各個(gè)環(huán)節(jié)的缺陷。隨著鍍膜工藝的進(jìn)步，起源于膜層中的缺陷在很大程度上得到了有效抑制。起源于基底的缺陷在薄膜元件激光誘導(dǎo)損傷過(guò)程中所起的作用日益突出，已成為制約Nd：YAG激光基頻波長(zhǎng)薄膜元件損傷閾值提升的關(guān)鍵因素。然而，該類(lèi)缺陷對(duì)激光薄膜影響程度的科研報(bào)道較少，且大部分處于定性研究，基底缺陷影響薄膜元件損傷閾值的機(jī)制尚未明朗。基底缺陷包括吸收性雜質(zhì)缺陷、表面劃痕和坑點(diǎn)等結(jié)構(gòu)性缺陷，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際光學(xué)期刊Opt. Lett.上發(fā)表原創(chuàng)性論文[Opt. Lett. 40, 3731-3734 (2015)]、[Opt. Lett. 40, 1330-1333 (2015)]，提出利用飛秒激光加工坑點(diǎn)，揭示起源于基底表面的結(jié)構(gòu)性缺陷誘導(dǎo)薄膜元件激光損傷的機(jī)制。

　　上海光機(jī)所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室借助飛秒激光微加工平臺(tái)在石英基底上制作了特定大小的坑點(diǎn)缺陷(長(zhǎng)度：~7um，寬度：~3um，深度：~1um)。對(duì)沉積在有飛秒激光加工坑點(diǎn)和常規(guī)基底上的減反射膜和高反射膜的激光誘導(dǎo)損傷行為進(jìn)行了研究與對(duì)比分析。

　　研究結(jié)果表明，對(duì)于減反射膜而言，吸收性雜質(zhì)缺陷在激光誘導(dǎo)損傷機(jī)制中扮演著極為重要的角色?；妆砻?亞表面的吸收性雜質(zhì)缺陷在薄膜制備過(guò)程中向基底表面遷移并聚集成更大尺寸的雜質(zhì)顆粒，進(jìn)而與膜層發(fā)生耦合，誘導(dǎo)減反射膜元件在能流密度遠(yuǎn)低于膜層本征激光損傷閾值的激光輻照下發(fā)生損傷。通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段(降低鍍膜溫度、鍍膜前基底酸洗等)可以有效抑制基底缺陷與膜層的耦合，從而提升減反射膜的抗激光損傷能力。

　　然而，高反射膜的表現(xiàn)則迥然不同，結(jié)構(gòu)性缺陷在高反射膜的激光誘導(dǎo)損傷機(jī)制中扮演著更為重要的角色，這主要?dú)w因于兩點(diǎn)：一、沉積在高反射膜上方的膜層中出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致膜層力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變;二、結(jié)構(gòu)性缺陷導(dǎo)致膜層內(nèi)部與膜層界面處電場(chǎng)發(fā)生增強(qiáng)。

　　上海光機(jī)所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)基底表面缺陷誘導(dǎo)薄膜元件激光損傷機(jī)制的認(rèn)識(shí)，突破了傳統(tǒng)的僅關(guān)注薄膜自身性能的視角，為進(jìn)一步提升薄膜元件的抗激光損傷能力提出了新的方向。

 

　　Y. J. Chai, M. P. Zhu, K. Yi, W. L. Zhang, H. Wang, Z. Fang, Z. Y. Bai, Y. Cui, and J. D. Shao, Experimental demonstration of laser damage caused by interface coupling effects of substrate surface and coating layers, Opt. Lett. 40, 3731-3734 (2015)
 

　　Y. J. Chai, M. P. Zhu, Z. Y. Bai, K. Yi, H. Wang, Y. Cui, and J. D. Shao, Impact of substrate pits on laser-induced damage performance of 1064 nm high-reflective coatings, Opt. Lett. 40, 1330-1333 (2015)