紫外光學(xué)元件激光損傷特性測(cè)試與分析.pdf

1、熔石英玻璃光學(xué)性能優(yōu)良，紫外波段透過(guò)率高，廣泛的應(yīng)用于強(qiáng)光光學(xué)系統(tǒng)中。在高功率激光輻照下，熔石英光學(xué)元件的激光誘導(dǎo)損傷成為阻礙高功率激光裝置穩(wěn)定運(yùn)行及提升負(fù)載能力的主要障礙。因此，實(shí)現(xiàn)紫外熔石英元件激光損傷特性的準(zhǔn)確測(cè)試及其閾值提升具有重要的工程應(yīng)用意義。
　　本文圍繞熔石英元件激光損傷特性測(cè)試以及亞表面劃痕誘導(dǎo)損傷有關(guān)的理論及技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)并搭建了自動(dòng)化的激光損傷閾值測(cè)試裝置，對(duì)亞表面劃痕誘導(dǎo)激光損傷的影響規(guī)律進(jìn)行了分析，理論結(jié)

2、合實(shí)驗(yàn)研究了HF酸刻蝕、離子束拋光后處理工藝對(duì)亞表面劃痕的影響規(guī)律以及對(duì)閾值的提升效果，對(duì)后處理工藝進(jìn)行了探索。
　　第一，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO21254設(shè)計(jì)并搭建了自動(dòng)化的激光損傷測(cè)試裝置，采用人工目視判讀損傷。裝置的硬件主要包括激光器、能量衰減系統(tǒng)等7部分，控制軟件在Labwindows環(huán)境下開發(fā)，主要包括對(duì)能量衰減系統(tǒng)、快門、樣品定位平臺(tái)三個(gè)單元的控制。對(duì)熔石英樣品進(jìn)行1-on-1、S-on-1、R-on-1三種方式的閾值測(cè)試

3、，并分別計(jì)算了閾值測(cè)試的不確定度。
　　第二，分析亞表面劃痕誘導(dǎo)熔石英材料激光損傷的影響規(guī)律。對(duì)熔石英材料進(jìn)行納米壓痕實(shí)驗(yàn)，得到塑脆轉(zhuǎn)變的臨界載荷和臨界深度。利用有限時(shí)域差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)對(duì)各種類型劃痕導(dǎo)致光場(chǎng)增強(qiáng)的效果進(jìn)行仿真，對(duì)于典型脆性劃痕，寬深比越大，對(duì)光場(chǎng)的調(diào)制效果越弱，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)工作提供了評(píng)價(jià)指標(biāo)。選取典型劃痕進(jìn)行R-on-1閾值測(cè)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了仿真得出的