CO2激光對熔石英的損傷修復.pdf

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

2、機理，系統(tǒng)研究了CO2激光單點修復技術和工藝，得到了工藝參數(shù)和修復效果之間的關系，以及與熔石英元件損傷特性的關系，通過對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，總結出一套效果比較好的修復方案。主要內容為如下：
　　理論研究部分:
　　1．詳細調研了國內外對CO2激光修復技術的發(fā)展過程，包括熔石英的熱學性能、損傷機理、損傷增長以及修復機理。CO2激光對熔石英的損傷修復的機制主要是利用高溫使損傷點處產生熔融達到愈合。
　　2．在修復過程中主要存

3、在的問題有，氣泡、燒蝕以及殘余應力，這些都將降低修復后的損傷閾值，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.通過對國內外文獻的調研將CO2激光修復技術按照不同的激光修復方式分為三種，定點修復、光柵刻線式掃描和振鏡掃描修復。每種方式都有各自的優(yōu)點缺點，各自針對的損傷點也不同。
　　實驗研究部分:
　　1．分別對定點修復和振鏡掃描修復方式進行了實驗驗證，整個實驗過程包括HF刻蝕、制造損傷點、閾值測量、損傷

4、修復和退火去應力。
　　2．比較不同的修復參數(shù)對修復效果的影響，例如激光功率，作用時間，光斑大小等，定點修復的光斑大小一般在2mm或2.5mm，激光功率一般在14W～16W，作用時間一般3～5s。光斑越大，影響區(qū)域越大，而隨激光功率和輻照時間增加，修復坑深度均呈單調遞增關系。振鏡掃描修復的光斑大小約為100μm。隨著占空比的增加，修復后的面形逐漸增大，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，修復深度也逐漸變小。