CSTM-色散鏡的基本要求編制說(shuō)明

密級(jí)：光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)名稱色散鏡的基本要求主編單位中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所參編單位西南技術(shù)物理研究所中國(guó)工程物理研究院激光聚變中心

《色散鏡的基本要求》編制說(shuō)明任務(wù)來(lái)源及計(jì)劃要求經(jīng)中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會(huì)審查，根據(jù)“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《色散鏡的基本要求》的立項(xiàng)公告”，光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)《色散鏡的基本要求》由中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡(jiǎn)稱上海光機(jī)所）牽頭編制完成，研究周期為1年，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃編號(hào)為CSTMLX600500312-2019。編制說(shuō)明編制原則本標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家有關(guān)法規(guī)和政策，貫徹執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，充分吸收適用于本技術(shù)要求的相關(guān)國(guó)家光學(xué)薄膜標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。本標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成、內(nèi)容、文字的表述、條文的編排、文件的引用等應(yīng)符合GJB6000-2001《標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)定》的要求。編制出的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有先進(jìn)性、適用性、科學(xué)性和可操作性。工作分工本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所主承研，西南技術(shù)物理研究所、中國(guó)工程物理研究院激光聚變中心為聯(lián)合承研單位。自接到標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)后，根據(jù)計(jì)劃要求成立了相關(guān)技術(shù)人員和標(biāo)準(zhǔn)化人員共同組成的項(xiàng)目編制組,并編制了標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃表，按照計(jì)劃表開(kāi)展具體工作。經(jīng)過(guò)對(duì)中科院上海光機(jī)所長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)及調(diào)研情況進(jìn)行分析，并結(jié)合中科院上海光機(jī)所科研生產(chǎn)實(shí)際情況，編制出了標(biāo)準(zhǔn)草案。標(biāo)準(zhǔn)草案完成后，2020年1月由中科院上海光機(jī)所組織項(xiàng)目組進(jìn)行了討論，確定了修改原則，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了完善。主要技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明色散量色散鏡的分類由色散鏡的特征色散曲線的色散量所決定，帶寬、反射率對(duì)色散鏡的性能有一定影響。因此根據(jù)對(duì)超短激光脈沖在膜層中色散進(jìn)行調(diào)控的特點(diǎn)規(guī)定了色散鏡的定義和術(shù)語(yǔ)，按照膜層結(jié)構(gòu)特征、色散調(diào)控能力分為低色散鏡、啁啾鏡、高色散鏡和高階色散鏡。具體按照引入二階色散量的多少，綜合分析已有的國(guó)內(nèi)外的研究報(bào)道結(jié)果，分別考慮對(duì)應(yīng)0和±300fs2為界線進(jìn)行劃分，低色散鏡在寬帶光譜傳輸過(guò)程中不引入額外色散即色散接近0；在提供色散補(bǔ)償調(diào)控的啁啾鏡和高色散鏡以±300fs2為界線進(jìn)行劃分；高階色散鏡不涉及到色散量的大小，只要有相關(guān)的三階及以上的色散要求就化歸為高階色散鏡，相關(guān)分類特征符合3條和7條中相關(guān)規(guī)定。高色散鏡和啁啾鏡劃分量來(lái)自于關(guān)于薄膜提供大色散量中-300fs2的報(bào)道（HighlydispersivemirrorinTa2O5/SiO2forfemtosecondlasersdesignedbyinversespectraltheory,AppliedOptics,1999,Vol.38,No.21），此外考慮中紅外波段反常色散，色散鏡需要提供正的色散補(bǔ)償，因此啁啾鏡和高色散鏡的劃分界限定義為±300fs2。色散振蕩對(duì)于色散鏡，色散性能反映了薄膜的色散調(diào)控設(shè)計(jì)和制備能力，色散特征曲線偏離目標(biāo)色散補(bǔ)償量的百分比來(lái)表征色散振蕩，色散振蕩直接影響了色散鏡的使用效果，在帶寬范圍內(nèi)，為了抑制色散振蕩，一般采用兩個(gè)或者多個(gè)色散鏡同時(shí)配對(duì)使用，通過(guò)色散振蕩相消來(lái)抑制振蕩?？紤]在帶寬范圍內(nèi)，色散鏡對(duì)的色散震蕩與帶寬、目標(biāo)色散值密切相關(guān)，及對(duì)色散鏡對(duì)的色散震蕩設(shè)計(jì)性能、制備和匹配誤差、對(duì)實(shí)際使用效果的影響，依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道及實(shí)際研制結(jié)果，按照不同的帶寬來(lái)劃分不同的色散振蕩值:色散帶寬≤200nm，色散鏡對(duì)的色散震蕩一般應(yīng)小于目標(biāo)色散值的±30%，例如：GDD為-100±30fs2。200nm≤色散帶寬≤500nm，色散鏡對(duì)的色散震蕩一般應(yīng)小于目標(biāo)色散值的±50%，例如：GDD為-100±50fs2。色散帶寬≥500nm，色散鏡對(duì)的色散震蕩一般應(yīng)小于±100fs2（1.5-octavechirpedmirrorforpulsecompressiondowntosub-3fs，Appl.Phys.B87.5-12,2007）。色散量和色散振蕩應(yīng)按照9.3中白光干涉儀進(jìn)行色散測(cè)量的方法，其結(jié)果應(yīng)符合7.1條、7.2條、7.3條、7.4條和7.8條。反射率和損傷閾值色散鏡的反射率決定了光束傳輸?shù)男?，因?yàn)槭褂眠^(guò)程中一般要承擔(dān)多次的反射功能，所以通常色散鏡應(yīng)具有較高的寬光譜反射率，反射率≥99.5%；損傷閾值是在高能飛秒激光傳輸時(shí)候?qū)す獗∧さ幕疽?。?jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證和使用反饋，確定反射率應(yīng)按照GJB5023中的規(guī)定，對(duì)薄膜進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果應(yīng)符合7.7條；損傷閾值參照GB/T16601.2－2017的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。附著力、環(huán)境適應(yīng)性、缺陷色散鏡一般膜層較厚，基本要求應(yīng)包括附著力、環(huán)境適應(yīng)性等，這些性能決定了基于膜層材料和制備工藝的色散鏡的基本穩(wěn)定性，按照表1相關(guān)實(shí)驗(yàn)后膜層應(yīng)符合光學(xué)特性的基本要求，附著力應(yīng)仍可承受ISO9211-4，采用試驗(yàn)方法02中的嚴(yán)酷等級(jí)01，膜層不應(yīng)脫落；缺陷按照ISO10110-7進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)驗(yàn)證的情況和結(jié)果上海光機(jī)所是目前國(guó)內(nèi)在超快激光薄膜研發(fā)、工程化最為完善的單位之一，年生產(chǎn)超快激光薄膜色散鏡上千片，且目前所研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品已批量成功應(yīng)用于5PW、SUFL等超強(qiáng)超短激光裝置，在長(zhǎng)期的科研生產(chǎn)實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，得到了實(shí)際的使用驗(yàn)證，因而未針對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況因目前未發(fā)現(xiàn)國(guó)際上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因而未采用。標(biāo)準(zhǔn)涉及的知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況說(shuō)明無(wú)。與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)符合我國(guó)目前法律、法規(guī)的規(guī)定。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議色散鏡相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義、分類、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法以及機(jī)械性能、化學(xué)性能和環(huán)境性能的基本要求，應(yīng)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)技術(shù)文件中的檢驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行，建議薄膜制造方可根據(jù)需求在色散鏡的分類、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)材料和制造方法、檢驗(yàn)試驗(yàn)中采用本標(biāo)準(zhǔn)。隨著國(guó)家推行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，超快激光器及其應(yīng)用的市場(chǎng)形勢(shì)發(fā)展良好，色散鏡作為系統(tǒng)關(guān)鍵元件的需求會(huì)大幅增加。但是國(guó)內(nèi)外均未有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可依托，因此急需該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，為進(jìn)一步規(guī)范化色散鏡生產(chǎn)及完善和拓展色散鏡市場(chǎng)，促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提供廣泛的依據(jù)和參考標(biāo)準(zhǔn)，以滿足色散鏡快速發(fā)展的需求。此外，率先制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)增強(qiáng)在該領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)和知名度，具有重要意義，建議盡快發(fā)布實(shí)施。修改或廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議及理由無(wú)。標(biāo)準(zhǔn)印刷數(shù)量建議具體發(fā)行量由機(jī)關(guān)確定。其他需說(shuō)明的事項(xiàng)無(wú)。參考資料清單GB/T26332.1-2018，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第1部分：定義GB/T26332.2-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第2部分：光學(xué)特性GB/T26332.3-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第3部分：環(huán)境適應(yīng)性GB/T26332.4-2015，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)薄膜—第4部分：規(guī)定的試驗(yàn)方法ISO9211-3-2008，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)涂層—第3部分：環(huán)境耐久性ISO9211-4-2006，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)涂層—第4部分：特定試驗(yàn)方法ISO9022-2-2015，光學(xué)和光子學(xué)—環(huán)境試驗(yàn)方法—2部分：冷、熱和濕度ISO10110-7-2008，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)元件和系統(tǒng)制圖準(zhǔn)備—第7部分：表面疵病公差。ISO10110-8，光學(xué)和光子學(xué)—光學(xué)元