本文關(guān)鍵詞：亞表面缺陷誘導(dǎo)損傷的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著大型固體激光系統(tǒng)能量密度逐漸提高,光學(xué)元件抗損傷能力低已經(jīng)成為阻礙增大輸出能量的重要原因,而亞表面缺陷是誘導(dǎo)激光損傷的重要原因之一。針對(duì)該項(xiàng)研究,主要有三方面的問題需要解決。首先,亞表面缺陷的樣貌、誘導(dǎo)損傷的機(jī)理及相關(guān)參數(shù),是更加深入的問題,必須進(jìn)行定量的研究。其次,從生產(chǎn)工藝上說,如果能夠找到新的工藝減少亞表面缺陷,勢(shì)必提高光學(xué)元件的抗損傷能力。最后,從最終目標(biāo),即提高元件激光損傷閾值來說,采用新工藝是否能夠去除亞表面層的裂紋與雜質(zhì)等缺陷以提高光學(xué)元件的損傷閾值,使這些工藝能夠廣泛應(yīng)用于神光Ⅲ大口徑光學(xué)元件的生產(chǎn),必須得到確實(shí)的驗(yàn)證,故必須測(cè)試具體的損傷樣貌。 在碩士研究生期間,基于以上三個(gè)問題,我們就熔石英亞表面缺陷誘導(dǎo)損傷的機(jī)理從理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上進(jìn)行了探討,課題期間進(jìn)行的工作及主要獲得的成果包括: 一、在國(guó)際針對(duì)亞表面缺陷已經(jīng)獲得的成果基礎(chǔ)上,開展了理論模擬技術(shù)研究。參考了LLNL采用時(shí)域有限差分(FDTD)法對(duì)雜質(zhì)的計(jì)算流程,設(shè)計(jì)了熔石英內(nèi)劃痕與再沉積層雜質(zhì)的缺陷模型,使用FDTD計(jì)算方法討論了缺陷對(duì)激光電磁場(chǎng)的調(diào)制作用,從理論上研究缺陷參數(shù)對(duì)誘導(dǎo)損傷的作用。計(jì)算結(jié)果表明,二倍波長(zhǎng)尺寸的劃痕、一倍波長(zhǎng)的雜質(zhì)對(duì)損傷貢獻(xiàn)最大,而雜質(zhì)的作用明顯強(qiáng)于劃痕。 二、開展了亞表面缺陷形態(tài)探測(cè)技術(shù)的研究。使用顯微鏡與輪廓儀等儀器檢測(cè)亞表面劃痕型缺陷的樣貌,包括表現(xiàn)形式、稠密分布,結(jié)果表明,劃痕主要可分為連續(xù)型與間斷型兩種,它們的稠密分布相差較大。另外重點(diǎn)基于理論計(jì)算的結(jié)果,探討拋光產(chǎn)生的缺陷的主要參數(shù),以表明這些缺陷是否對(duì)誘導(dǎo)損傷有貢獻(xiàn)。結(jié)果表明,這些劃痕由于尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)或太淺,對(duì)損傷過程無明顯作用。 三、實(shí)驗(yàn)討論了酸蝕法是否能夠減少拋光產(chǎn)生的亞表面缺陷,從淺度刻蝕與極深度刻蝕的方面給出了顯微鏡檢測(cè)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)表明,細(xì)小劃痕易被淺度酸蝕去除,長(zhǎng)度較大、較深的劃痕即使刻蝕極深也難以去除,但有鈍化效應(yīng)。另外驗(yàn)證了酸蝕不會(huì)對(duì)光學(xué)元件表面面形造成明顯影響,證明該工藝的可行性。 四、開展了磁流體加工工藝的研究,證實(shí)了該工藝對(duì)提高元件表面精度、減少亞表面層裂紋型缺陷的積極作用,也指出了它引入大量再沉積層雜質(zhì)的缺點(diǎn)。故在參考了LLNL采用混合工藝可提高元件損傷閾值的實(shí)驗(yàn)成果后,我們研究了酸蝕與磁流體加工結(jié)合的方法對(duì)減少雜質(zhì)以提高激光閾值的可行性,針對(duì)熔石英基片在星光Ⅱ激光器上進(jìn)行了損傷實(shí)驗(yàn),肯定了該混合工藝對(duì)提高元件激光閾值的積極作用。
【關(guān)鍵詞】：亞表面缺陷 熔石英 劃痕 再沉積層 雜質(zhì) 損傷閾值 時(shí)域有限差分 電磁場(chǎng) 酸蝕 輪廓儀 AFM MRF 混合工藝
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH744.5
【目錄】：

• 第一章 緒論8-13
• 1.1 論文課題背景8-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 該課題工作的意義11
• 1.4 課題期間相關(guān)工作11-13
• 第二章 亞表面缺陷誘導(dǎo)損傷基礎(chǔ)模型13-29
• 2.1 激光損傷的定義13
• 2.2 損傷機(jī)理13-19
• 2.2.1 熱效應(yīng)13-16
• 2.2.2 自聚焦效應(yīng)16-19
• 2.3 亞表面缺陷的產(chǎn)生及性狀19-21
• 2.4 亞表面缺陷及損傷檢測(cè)方法21-22
• 2.5 亞表面缺陷誘導(dǎo)損傷機(jī)制22-23
• 2.6 提高光學(xué)元件損傷閾值的方法23-29
• 2.6.1 HF酸酸蝕法24-27
• 2.6.2 預(yù)處理27-29
• 第三章 針對(duì)缺陷模型的FDTD法數(shù)值計(jì)算研究29-43
• 3.1 LLNL的計(jì)算模型及成果29-31
• 3.2 時(shí)域有限差分(FDTD)法介紹31-32
• 3.3 針對(duì)熔石英亞表面缺陷的計(jì)算結(jié)果32-42
• 3.3.1 二維模型32-38
• 3.3.2 三維模型38-42
• 3.4 結(jié)論42-43
• 第四章 亞表面定量檢測(cè)技術(shù)43-47
• 4.1 缺陷形貌43-44
• 4.2 缺陷參數(shù)定量研究44-46
• 4.3 結(jié)論46-47
• 第五章 HF酸刻蝕以減少亞表面裂紋s等畢蕕難芯
  
  本文編號(hào)：401876
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