熔石英紫外激光初始損傷形態(tài)研究.pdf

1、熔石英元件的紫外激光誘導(dǎo)損傷問題是限制激光器向高功率方向發(fā)展的主要困難之一。提高光學(xué)元件的抗激光損傷能力，延長光學(xué)元件的使用壽命是目前面臨的重要課題。
　　本文圍繞熔石英初始損傷形態(tài)相關(guān)問題，討論了本征損傷、亞表面缺陷誘導(dǎo)的初始損傷以及損傷增長的物理過程;通過大量損傷實驗獲得了熔石英損傷在形態(tài)上的分類;統(tǒng)計了不同拋光工藝其損傷形態(tài)之間的差異，通過對熔石英樣品表面/亞表面力學(xué)特性的測試，分析了不同拋光工藝對樣品表面/亞表面造成的影響

2、。
　　課題期間進(jìn)行的工作和獲得的主要結(jié)果:
　　（一）采用瀝青拋光、聚氨酯拋光和磁流變拋光工藝，以及HF刻蝕手段制備熔石英樣品，以1-on-1的方式獲得不同能量段的損傷形態(tài)。實驗結(jié)果表明:熔石英前表面存在兩種損傷形態(tài)，直徑0.8～2.5μm的小麻點(diǎn)群損傷和寬度1.0～5.5μm的星狀裂紋損傷;后表面存在三種損傷形態(tài)，直徑0.48～1.33μm的小麻點(diǎn)群損傷、直徑4～20μm的殼狀剝離損傷和直徑12～30μm的火山口損傷。不

3、同加工方式對損傷形態(tài)的影響表現(xiàn)在各種類型出現(xiàn)的能量段大小差異上。
　?。ǘ┲攸c(diǎn)對亞微米級小麻點(diǎn)群的損傷進(jìn)行研究，通過尺寸上的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)前后表面直徑與深度的比值分別為15和9;利用AFM觀察發(fā)現(xiàn)亞微米級小麻點(diǎn)群存在雙坑和單坑兩種微觀機(jī)構(gòu):單坑起源于熱擴(kuò)散引起的熔融物質(zhì)流動，而雙坑則是熱擴(kuò)散和壓力波的雙重作用結(jié)果;基于熱擴(kuò)散的假設(shè)對于亞微米尺度損傷點(diǎn)產(chǎn)生的過程假設(shè)進(jìn)行了計算模擬。模擬結(jié)果顯示納米吸收性顆粒熱作用范圍在波長量級，與實驗結(jié)

4、果保持了較好的一致。隨著能量密度的增加，損傷形態(tài)由小麻點(diǎn)群逐漸向火山口型過渡，伴隨著尺寸上的增加，損傷機(jī)理也由熱致?lián)p傷逐漸向力致?lián)p傷方向變化。
　?。ㄈ┩ㄟ^對比損傷形態(tài)后發(fā)現(xiàn)，采用不同加工工藝后隨能量密度變化損傷形態(tài)在總趨勢上保持了較好的一致性，但在損傷程度上存在差異。利用Triboindenter原位納米力學(xué)測量系統(tǒng)對不同加工工藝的熔石英樣品的表面/亞表面力學(xué)特性進(jìn)行了測試。結(jié)果表明熔石英加工變質(zhì)層即再沉積層的厚度約為200n