高功率激光係統的輸出水平與薄膜元件的抗激光損傷能力密切相關。薄膜元件的抗激光(納秒脈衝激光)損傷能力主要受限於薄膜中各種類型的缺陷，缺陷包括來源於基底、膜層以及鍍膜後各個環節的缺陷。隨著鍍膜工藝的進步，起源於膜層中的缺陷在很大程度上得到了有效抑製。起源於基底的缺陷在薄膜元件激光誘導損傷過程中所起的作用日益突出，已成為製約Nd：YAG激光基頻波長薄膜元件損傷閾值提升的關鍵因素。然而，該類缺陷對激光薄膜影響程度的科研報道較少，且大部分處於定性研究，基底缺陷影響薄膜元件損傷閾值的機製尚未明朗。基底缺陷包括吸收性雜質缺陷、表麵劃痕和坑點等結構性缺陷，中國科學院上海光學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期刊Opt. Lett.上發表原創性論文[Opt. Lett. 40, 3731-3734 (2015)]、[Opt. Lett. 40, 1330-1333 (2015)]，提出利用飛秒激光加工坑點，揭示起源於基底表麵的結構性缺陷誘導薄膜元件激光損傷的機製。

　　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台在石英基底上製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基底上的減反射膜和高反射膜的激光誘導損傷行為進行了研究與對比分析。

　　研究結果表明，對於減反射膜而言，吸收性雜質缺陷在激光誘導損傷機製中扮演著極為重要的角色。基底表麵/亞表麵的吸收性雜質缺陷在薄膜製備過程中向基底表麵遷移並聚集成更大尺寸的雜質顆粒，進而與膜層發生耦合，誘導減反射膜元件在能流密度遠低於膜層本征激光損傷閾值的激光輻照下發生損傷。通過相應的技術手段(降低鍍膜溫度、鍍膜前基底酸洗等)可以有效抑製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，高反射膜的表現則迥然不同，結構性缺陷在高反射膜的激光誘導損傷機製中扮演著更為重要的角色，這主要歸因於兩點：一、沉積在高反射膜上方的膜層中出現裂紋，導致膜層力學性質發生改變;二、結構性缺陷導致膜層內部與膜層界麵處電場發生增強。

　　上海光機所中科院強激光材料重點實驗室對基底表麵缺陷誘導薄膜元件激光損傷機製的認識，突破了傳統的僅關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)