CO2激光對熔石英的損傷修復(fù).pdf

1、光學(xué)元件的激光損傷是高功率激光系統(tǒng)中需要解決的一個(gè)非常重要的問題。光學(xué)元件在強(qiáng)激光作用下會由缺陷誘發(fā)激光損傷，一旦發(fā)生損傷后損傷點(diǎn)尺寸將呈指數(shù)增長，如果繼續(xù)進(jìn)行激光輻照將對整個(gè)激光系統(tǒng)帶來嚴(yán)重破壞。利用CO2激光修復(fù)的方法對熔石英表面的激光損傷進(jìn)行修復(fù)能大幅提高光學(xué)元件的使用壽命并降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
　　本論文正是針對上述問題，以CO2激光對熔石英的損傷修復(fù)為主要的研究對象，從理論和工藝兩個(gè)方向開展研究。深入分析了損傷機(jī)理和修復(fù)

2、機(jī)理，系統(tǒng)研究了CO2激光單點(diǎn)修復(fù)技術(shù)和工藝，得到了工藝參數(shù)和修復(fù)效果之間的關(guān)系，以及與熔石英元件損傷特性的關(guān)系，通過對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，總結(jié)出一套效果比較好的修復(fù)方案。主要內(nèi)容為如下：
　　理論研究部分:
　　1．詳細(xì)調(diào)研了國內(nèi)外對CO2激光修復(fù)技術(shù)的發(fā)展過程，包括熔石英的熱學(xué)性能、損傷機(jī)理、損傷增長以及修復(fù)機(jī)理。CO2激光對熔石英的損傷修復(fù)的機(jī)制主要是利用高溫使損傷點(diǎn)處產(chǎn)生熔融達(dá)到愈合。
　　2．在修復(fù)過程中主要存

3、在的問題有，氣泡、燒蝕以及殘余應(yīng)力，這些都將降低修復(fù)后的損傷閾值，通過優(yōu)化工藝參數(shù)和改變激光作用方式能解決上述問題。
　　3.通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研將CO2激光修復(fù)技術(shù)按照不同的激光修復(fù)方式分為三種，定點(diǎn)修復(fù)、光柵刻線式掃描和振鏡掃描修復(fù)。每種方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)，各自針對的損傷點(diǎn)也不同。
　　實(shí)驗(yàn)研究部分:
　　1．分別對定點(diǎn)修復(fù)和振鏡掃描修復(fù)方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程包括HF刻蝕、制造損傷點(diǎn)、閾值測量、損傷

4、修復(fù)和退火去應(yīng)力。
　　2．比較不同的修復(fù)參數(shù)對修復(fù)效果的影響，例如激光功率，作用時(shí)間，光斑大小等，定點(diǎn)修復(fù)的光斑大小一般在2mm或2.5mm，激光功率一般在14W～16W，作用時(shí)間一般3～5s。光斑越大，影響區(qū)域越大，而隨激光功率和輻照時(shí)間增加，修復(fù)坑深度均呈單調(diào)遞增關(guān)系。振鏡掃描修復(fù)的光斑大小約為100μm。隨著占空比的增加，修復(fù)后的面形逐漸增大，深度也逐漸加深。隨著掃描速度的提高，面形的影響范圍越小，修復(fù)深度也逐漸變小。