熔石英的真空損傷與損傷增長的研究.pdf

1、光學(xué)元件表面的激光誘導(dǎo)損傷限制了用于驅(qū)動慣性約束聚變反應(yīng)(InertialConfined Fuse，ICF)的高功率激光器系統(tǒng)的輸出功率；而損傷在后繼激光輻照下進一步擴展是系統(tǒng)的運行成本居高不下的重要原因之一。提高光學(xué)元件的抗激光損傷能力，減緩損傷增長以延長光學(xué)元件的使用壽命是目前迫切需要解決的問題。 本論文探討了缺陷誘導(dǎo)激光損傷產(chǎn)生的機理，重點研究在不同氣氛環(huán)境中、不同真空度下熔石英元件的損傷規(guī)律，測試了熔石英元件表面損傷在

2、后繼激光輻照的損傷增長情況，分析了紫外激光預(yù)處理技術(shù)與二氧化碳預(yù)處理技術(shù)對熔石英元件表面進行前期預(yù)處理的原理和方法，并采用紫外與二氧化碳預(yù)處理技術(shù)對熔石英元件表面進行前期預(yù)處理。主要獲得的研究結(jié)果如下： 1)分別采用不同的閾值測試方法測試石英玻璃樣品在不同氣氛及真空度條件下的激光損傷閾值并總結(jié)了樣品的損傷規(guī)律；對樣品進行多脈沖輻照，探討環(huán)境對其使用壽命的影響規(guī)律。研究表明：在氮氣、空氣和氧氣三種不同氣氛環(huán)境中，雖然各自所含氧氣分

3、壓不同，然而對熔石英紫外激光損傷閾值和壽命規(guī)律的影響并不大。但在氣壓為103Pa時其抗多脈沖輻照能力與大氣壓條件下相當(dāng)；而在低真空和高真空條件下，熔石英抗多脈沖輻照能力有下降趨勢，導(dǎo)致其壽命降低。 2)分別研究石英玻璃前表面、后表面上初始損傷點的增長速率。研究表明：熔石英元件前表面的初始損傷面積隨后繼脈沖數(shù)呈線性變化的規(guī)律；后表面的初始損傷面積隨后繼脈沖數(shù)呈指數(shù)增長趨勢。比較而言，相同條件下后表面上的損傷點更危險。 3)

4、用紫外激光預(yù)處理石英玻璃，研究其后表面初始損傷的增長情況，并與未經(jīng)預(yù)處理的損傷增長進行對比。結(jié)果表明：初始損傷形貌相近的損傷點在相同的能量密度激光輻照下，經(jīng)過紫外激光預(yù)處理的熔石英損傷增長速度比未經(jīng)過預(yù)處理的要快的多；紫外激光預(yù)處理能夠有效地提高熔石英樣片的抗損傷閾值，但是損傷一旦發(fā)生將更加快速地擴展。 4)使用紫外與二氧化碳激光預(yù)處理技術(shù)對熔石英樣片進行前期處理，研究前期處理對熔石英樣片性能的影響。實驗表明：紫外激光預(yù)處理與二