熔石英元件離子束拋光物理規(guī)律.pdf

1、光學(xué)元件的抗損傷能力目前已成為限制高功率固體激光裝置輸出能力的“瓶頸”問題之一，去除元件表面、亞表面雜質(zhì)和加工缺陷是提高元件抗激光損傷能力的重要手段之一。熔石英是激光系統(tǒng)中用量最大的材料，而離子束刻蝕作為一種可主動(dòng)控制的非接觸式加工方式，可在不影響元件表面質(zhì)量（包括表面粗糙度、面形、殘余應(yīng)力）的前提下有效去除或鈍化熔石英元件表面和亞表面缺陷，是一項(xiàng)非常有前景的表面處理技術(shù)。
　　本文采用氬離子束表面拋光技術(shù)去除或鈍化熔石英表面、亞

2、表面雜質(zhì)和缺陷，首先采用計(jì)算機(jī)模擬仿真對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，然后從實(shí)驗(yàn)上研究離子束拋光對(duì)熔石英元件表面形貌、粗糙度、面形變化的影響規(guī)律，以及對(duì)熔石英元件抗激光損傷能力的影響規(guī)律。
　　利用SRIM軟件對(duì)Ar離子束刻蝕熔石英的物理過程進(jìn)行模擬仿真，結(jié)果表明：
　?。?）離子束的刻蝕效率隨能量的增大而增大；刻蝕效率首先隨入射角度增大而增大，在60°時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)角度超過60°后，去除效率會(huì)隨角度增大而降低，直到90°時(shí)，幾乎沒有

3、刻蝕發(fā)生。
　?。?）在固定入射角度時(shí)，Ar離子注入深度隨離子能量增大而增大。綜合考慮到刻蝕效率和損傷深度，為避免因能量過高而導(dǎo)致的熔石英內(nèi)部損傷，選擇1keV以下的離子能量進(jìn)行刻蝕為最佳。
　　氬離子束拋光實(shí)驗(yàn)研究表明：
　　（1）氬離子束拋光可以去除殘留在熔石英樣品表面缺陷內(nèi)的拋光粉等雜質(zhì)，從而提高元件的激光損傷閾值。
　?。?）氬離子束拋光可以鈍化或去除熔石英元件表面的冷加工缺陷，對(duì)劃痕的刻蝕效果尤為明顯，