近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所化學(xué)激光研究室研究員金玉奇、李剛團(tuán)隊(duì)，在化學(xué)激光腔鏡薄膜與增益介質(zhì)的相互作用機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展，揭示了環(huán)境吸附對(duì)化學(xué)激光腔鏡薄膜表面潤濕性能的重要影響，并進(jìn)一步通過引入純化和鈍化處理工藝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜親疏水特性的顯著調(diào)控，為解決環(huán)境污染易影響高品質(zhì)強(qiáng)光元件的損傷閾值，以及熱致形變問題提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。
環(huán)境吸附對(duì)化學(xué)激光腔鏡薄膜表面潤濕性能具有重要影響
不同于其它激光體系，化學(xué)激光在使用過程中，腔鏡膜表面對(duì)增益介質(zhì)（化學(xué)反應(yīng)物和生成物）的吸附及其誘導(dǎo)環(huán)境中灰塵等污染的吸附是導(dǎo)致強(qiáng)光光學(xué)元件損傷閾值降低，以及熱致形變?cè)龃蟮闹匾蛩?。因此，找到一種使得強(qiáng)光光學(xué)元件表面不被污染的方法，在高能激光的實(shí)際應(yīng)用中可起到至關(guān)重要的作用。該團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)踐，辨析并確認(rèn)膜表面微區(qū)缺陷極易成為吸附活性位點(diǎn)，通過引入純化和鈍化在線處理或者后處理工藝，可有效降低缺陷密度，提高性能，進(jìn)而保障重大工程項(xiàng)目。
該團(tuán)隊(duì)通過引入具有自清潔特性的光學(xué)薄膜，為強(qiáng)光光學(xué)元件的表面防護(hù)提供了新策略。氧化鈰具有透光性好、熱穩(wěn)定性高、抗摩擦能力強(qiáng)等特點(diǎn)，成為強(qiáng)光光學(xué)元件自潔凈光學(xué)薄膜材料的一個(gè)很好的補(bǔ)充選擇。由于疏水和親水表面會(huì)起到不同的去污防塵作用，因此，真正實(shí)現(xiàn)氧化鈰薄膜在自潔凈領(lǐng)域的應(yīng)用，還需要了解它和增益介質(zhì)的相互作用方式，并根據(jù)使用需求對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。針對(duì)該問題，該團(tuán)隊(duì)制備了高透光性摻氧化鈰光學(xué)薄膜，系統(tǒng)研究了不可控環(huán)境吸附對(duì)氧化鈰薄膜本征特性的干擾，并闡明了純化和鈍化處理工藝在氧化鈰薄膜潤濕特性調(diào)控中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，對(duì)開發(fā)基于氧化鈰的自潔凈光學(xué)薄膜器件具有重要意義。
該系列工作的部分研究成果以題為“Oxide-water Interaction and Wetting Property of Ceria Surfaces Tuned by High-temperature Thermal Aging”發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》（Applied Surface Science）上。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的資助。
