熔石英元件離子束拋光物理規(guī)律.pdf

1、光學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，是一項非常有前景的表面處理技術。
　　本文采用氬離子束表面拋光技術去除或鈍化熔石英表面、亞

2、表面雜質(zhì)和缺陷，首先采用計算機模擬仿真對實驗參數(shù)進行優(yōu)化，然后從實驗上研究離子束拋光對熔石英元件表面形貌、粗糙度、面形變化的影響規(guī)律，以及對熔石英元件抗激光損傷能力的影響規(guī)律。
　　利用SRIM軟件對Ar離子束刻蝕熔石英的物理過程進行模擬仿真，結果表明：
　?。?）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°時達到最大值，當角度超過60°后，去除效率會隨角度增大而降低，直到90°時，幾乎沒有

3、刻蝕發(fā)生。
　?。?）在固定入射角度時，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致的熔石英內(nèi)部損傷，選擇1keV以下的離子能量進行刻蝕為最佳。
　　氬離子束拋光實驗研究表明：
　　（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，對劃痕的刻蝕效果尤為明顯，