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型的缺陷，缺陷包括來源于基底、膜層以及鍍膜后各個環(huán)節(jié)的缺陷。隨著鍍膜工藝的進步，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)損傷過程中所起的作用日益突出，已成為制約Nd：YAG激光基頻波長薄膜元件損傷閾值提升的關(guān)鍵因素。然而，該類缺陷對激光薄膜影響程度的科研報道較少，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制尚未明朗?；兹毕莅ㄎ招噪s質(zhì)缺陷、表面劃痕和坑點等結(jié)構(gòu)性缺陷，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所中科院強激光材料重點實驗室在國際光學(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，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制。

　　上海光機所中科院強激光材料重點實驗室借助飛秒激光微加工平臺在石英基底上制作了特定大小的坑點缺陷(長度：~7um，寬度：~3um，深度：~1um)。對沉積在有飛秒激光加工坑點和常規(guī)基底上的減反射膜和高反射膜的激光誘導(dǎo)損傷行為進行了研究與對比分析。

　　研究結(jié)果表明，對于減反射膜而言，吸收性雜質(zhì)缺陷在激光誘導(dǎo)損傷機制中扮演著極為重要的角色?；妆砻?亞表面的吸收性雜質(zhì)缺陷在薄膜制備過程中向基底表面遷移并聚集成更大尺寸的雜質(zhì)顆粒，進而與膜層發(fā)生耦合，誘導(dǎo)減反射膜元件在能流密度遠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)損傷機制中扮演著更為重要的角色，這主要歸因于兩點：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發(fā)生增強。

　　上海光機所中科院強激光材料重點實驗室對基底表面缺陷誘導(dǎo)薄膜元件激光損傷機制的認識，突破了傳統(tǒng)的僅關(guān)注薄膜自身性能的視角，為進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)