氟化鈣晶體的紫外激光損傷平臺(tái)搭建及損傷特性研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-26 16:41
隨著激光技術(shù)的發(fā)展,強(qiáng)激光損傷光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元器件的問題逐漸受到關(guān)注。紫外激光單光子能量高、分辨率高、熱效應(yīng)小,在工業(yè)、醫(yī)療、科研、軍事等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。紫外強(qiáng)激光對(duì)于材料的誘導(dǎo)損傷日益被重視。氟化物晶體作為性能優(yōu)良的紫外窗口材料,即使在深紫外波段也有良好的透過率,且抗氟氣反應(yīng),可用于氟氣環(huán)境,有著其它紫外窗口材料無法比擬的優(yōu)勢。目前對(duì)于紫外波段的激光誘導(dǎo)損傷研究報(bào)道較紅外與可見光波段少,且以紫外熔石英為主。研究氟化物晶體在紫外激光作用下的誘導(dǎo)損傷不僅利于深入理解紫外激光與物質(zhì)相互作用的過程,而且可以為激光加工和激光攻防領(lǐng)域提供重要參考依據(jù)。準(zhǔn)分子激光單脈沖能量大,波長范圍廣、峰值功率高,是典型的紫外激光光源。本文以193 nm ArF和248 nm KrF準(zhǔn)分子激光為光源,搭建完成紫外激光損傷平臺(tái),選取氟化物晶體中典型的氟化鈣作為研究對(duì)象,探究氟化鈣晶體在193 nm、248 nm激光輻照下的初始損傷、損傷增長特性,從損傷形貌、損傷閾值、缺陷分布特征、缺陷誘導(dǎo)損傷機(jī)制等角度開展一系列試驗(yàn)研究。主要成果如下:1、針對(duì)放電激勵(lì)準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)的強(qiáng)電磁干擾能量波動(dòng)大的問題,設(shè)計(jì)并改進(jìn)了信號(hào)傳...
【文章來源】:安徽大學(xué)安徽省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖3-3頻率讀収流程圖??Fi.?3-3?Flow?chart?of?countinfreuenc
是一款低成本實(shí)用的電壓-頻率(VFC)轉(zhuǎn)換芯片,外部僅需接一個(gè)簡單的RC??網(wǎng)絡(luò)便可以設(shè)置最高500?kHz的任意滿量程頻率。其線性誤差小、溫漂低、電流??輸出高的特性,能夠滿足本方案的要求。從圖3-4可以看出,在滿量程5?V下在??進(jìn)行電壓-頻率轉(zhuǎn)化時(shí),輸出延時(shí)時(shí)間不到10?las。??????礞??_?iff?'?1?in?—imrr?碑???o〇v?dN??〇〇u?a?v?Wk?JWv??1?820V〇r?1?.ISOOVoftl?s〇〇l>£?2S03H?Ugt?JE??-??0〇v?24?55V??9?90**?4扔?V??_?11WV?鬌..??-nwy??圖3-4?AD6M在滿欺程下階躍響應(yīng)時(shí)間圖??Fig.?3-4?Step?response?time?of?AD654?at?full?scale??在對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí),當(dāng)捕獲到第AA個(gè)脈沖信號(hào),而未到第W+l個(gè)脈??沖時(shí),計(jì)數(shù)結(jié)果都為誤差??0?1?I?,、??5=—?=??(3.1)??N?.f,T??如圖3-5所示,在頻率一定時(shí),檢測時(shí)間越長,誤差越小,精度越高;當(dāng)采??樣時(shí)間一定時(shí),待測頻率越髙
每隔約100?mbar記錄傳感器的輸出電丨土以??及主控對(duì)頻率信號(hào)的處理值。從圖3-6可以看出,檢測得到的氣壓值為傳感器輸??出電壓信號(hào)的2倍,準(zhǔn)確完成了對(duì)氣壓傳感器信號(hào)的處理。通過計(jì)算,兩組數(shù)據(jù)??的皮爾森[53]相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.999994。??3500-?—pressure??_?i?丨near?fit丨?遍?’??3000-?■■??■??百?2500-?■■疆??I?■■■??g?2000-?犛■??w?■*??8?1500-?■■??1000-?■"??■??■??500-??〇?200?400?600?800?1000?1200?1400?1600?1800??sensor?(mV)??閣3-6佶號(hào)源、頻率處理/n數(shù)據(jù)對(duì)比閹??Fig.?3-6?Comparison?of?signal?and?processed?data??3.?3.?2?KrF準(zhǔn)分子激光器的能量檢測信號(hào)??在準(zhǔn)分子激光器運(yùn)行過程中,對(duì)脈沖能量檢測的實(shí)時(shí)性要求較高,為保證當(dāng)??前脈沖能量的檢測不受上一個(gè)脈沖影響,在對(duì)上一個(gè)脈沖檢測完畢之后,對(duì)能量??檢測模塊進(jìn)行復(fù)位。為保證檢測精度,取采樣時(shí)間為2?ms,理論上最高可以檢??測500?Hz的信號(hào),且誤差可以控制在1%。。??對(duì)一臺(tái)輸出能量在50-250?mJ、重復(fù)頻率在0 ̄100?Hz的KrF準(zhǔn)分子激光器上,??利用濱松紫外光電二極管對(duì)激光器高反鏡的漏光進(jìn)行檢測,通過對(duì)光電二極管的??信號(hào)作積分、采樣、峰值保持、隔離放大后得到表征能量強(qiáng)度的電壓信號(hào)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]高靈敏紫外激光脈沖能量在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李文潔,趙讀亮,林穎,梁勖,方曉東. 紅外與激光工程. 2017(12)
[2]紫外激光器及其在微加工中的應(yīng)用[J]. 聶世琳,管迎春. 光電工程. 2017(12)
[3]高頻飛秒激光對(duì)硅材料燒蝕的熱積累效應(yīng)[J]. 李志明,聶勁松,胡瑜澤,王磊. 激光與紅外. 2017(04)
[4]紫外激光誘導(dǎo)擊穿光譜的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 陳亮,游利兵,王慶勝,尹廣玥,褚狀狀,方曉東. 激光技術(shù). 2017(05)
[5]放電準(zhǔn)分子激光電磁干擾環(huán)境下控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 馬英嵐,梁勖,趙讀亮,方曉東. 激光技術(shù). 2017(02)
[6]準(zhǔn)分子激光輻照K9玻璃的熱力效應(yīng)分析[J]. 王璽,方曉東. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(04)
[7]準(zhǔn)分子激光微透鏡整形均束裝置[J]. 靳羽華,趙艷,蔣毅堅(jiān). 中國激光. 2015(06)
[8]納秒激光誘導(dǎo)損傷熔石英玻璃的動(dòng)力學(xué)過程[J]. 邱榮,王俊波,任歡,周強(qiáng),田潤妮,李曉紅,劉浩,馬平. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(11)
[9]雙復(fù)眼透鏡間相對(duì)位置誤差對(duì)光束勻化的影響[J]. 黃威,尉昊赟,李巖. 激光技術(shù). 2013(01)
[10]磁流變拋光光學(xué)表面加工面形控制技術(shù)研究[J]. 康桂文,張飛虎. 金剛石與磨料磨具工程. 2010(05)
博士論文
[1]工業(yè)及醫(yī)用準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙讀亮.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]準(zhǔn)分子激光損傷K9玻璃和熔石英的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王璽.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]準(zhǔn)分子激光控制和保護(hù)電路設(shè)計(jì)與研究[D]. 李文潔.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]基于超快激光的超光滑光學(xué)表面制造技術(shù)研究[D]. 李曉崗.西安工業(yè)大學(xué) 2015
[3]熔石英紫外激光初始損傷形態(tài)研究[D]. 劉志超.中國工程物理研究院 2009
本文編號(hào):3459846
【文章來源】:安徽大學(xué)安徽省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖3-3頻率讀収流程圖??Fi.?3-3?Flow?chart?of?countinfreuenc
是一款低成本實(shí)用的電壓-頻率(VFC)轉(zhuǎn)換芯片,外部僅需接一個(gè)簡單的RC??網(wǎng)絡(luò)便可以設(shè)置最高500?kHz的任意滿量程頻率。其線性誤差小、溫漂低、電流??輸出高的特性,能夠滿足本方案的要求。從圖3-4可以看出,在滿量程5?V下在??進(jìn)行電壓-頻率轉(zhuǎn)化時(shí),輸出延時(shí)時(shí)間不到10?las。??????礞??_?iff?'?1?in?—imrr?碑???o〇v?dN??〇〇u?a?v?Wk?JWv??1?820V〇r?1?.ISOOVoftl?s〇〇l>£?2S03H?Ugt?JE??-??0〇v?24?55V??9?90**?4扔?V??_?11WV?鬌..??-nwy??圖3-4?AD6M在滿欺程下階躍響應(yīng)時(shí)間圖??Fig.?3-4?Step?response?time?of?AD654?at?full?scale??在對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí),當(dāng)捕獲到第AA個(gè)脈沖信號(hào),而未到第W+l個(gè)脈??沖時(shí),計(jì)數(shù)結(jié)果都為誤差??0?1?I?,、??5=—?=??(3.1)??N?.f,T??如圖3-5所示,在頻率一定時(shí),檢測時(shí)間越長,誤差越小,精度越高;當(dāng)采??樣時(shí)間一定時(shí),待測頻率越髙
每隔約100?mbar記錄傳感器的輸出電丨土以??及主控對(duì)頻率信號(hào)的處理值。從圖3-6可以看出,檢測得到的氣壓值為傳感器輸??出電壓信號(hào)的2倍,準(zhǔn)確完成了對(duì)氣壓傳感器信號(hào)的處理。通過計(jì)算,兩組數(shù)據(jù)??的皮爾森[53]相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.999994。??3500-?—pressure??_?i?丨near?fit丨?遍?’??3000-?■■??■??百?2500-?■■疆??I?■■■??g?2000-?犛■??w?■*??8?1500-?■■??1000-?■"??■??■??500-??〇?200?400?600?800?1000?1200?1400?1600?1800??sensor?(mV)??閣3-6佶號(hào)源、頻率處理/n數(shù)據(jù)對(duì)比閹??Fig.?3-6?Comparison?of?signal?and?processed?data??3.?3.?2?KrF準(zhǔn)分子激光器的能量檢測信號(hào)??在準(zhǔn)分子激光器運(yùn)行過程中,對(duì)脈沖能量檢測的實(shí)時(shí)性要求較高,為保證當(dāng)??前脈沖能量的檢測不受上一個(gè)脈沖影響,在對(duì)上一個(gè)脈沖檢測完畢之后,對(duì)能量??檢測模塊進(jìn)行復(fù)位。為保證檢測精度,取采樣時(shí)間為2?ms,理論上最高可以檢??測500?Hz的信號(hào),且誤差可以控制在1%。。??對(duì)一臺(tái)輸出能量在50-250?mJ、重復(fù)頻率在0 ̄100?Hz的KrF準(zhǔn)分子激光器上,??利用濱松紫外光電二極管對(duì)激光器高反鏡的漏光進(jìn)行檢測,通過對(duì)光電二極管的??信號(hào)作積分、采樣、峰值保持、隔離放大后得到表征能量強(qiáng)度的電壓信號(hào)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]高靈敏紫外激光脈沖能量在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李文潔,趙讀亮,林穎,梁勖,方曉東. 紅外與激光工程. 2017(12)
[2]紫外激光器及其在微加工中的應(yīng)用[J]. 聶世琳,管迎春. 光電工程. 2017(12)
[3]高頻飛秒激光對(duì)硅材料燒蝕的熱積累效應(yīng)[J]. 李志明,聶勁松,胡瑜澤,王磊. 激光與紅外. 2017(04)
[4]紫外激光誘導(dǎo)擊穿光譜的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 陳亮,游利兵,王慶勝,尹廣玥,褚狀狀,方曉東. 激光技術(shù). 2017(05)
[5]放電準(zhǔn)分子激光電磁干擾環(huán)境下控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 馬英嵐,梁勖,趙讀亮,方曉東. 激光技術(shù). 2017(02)
[6]準(zhǔn)分子激光輻照K9玻璃的熱力效應(yīng)分析[J]. 王璽,方曉東. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(04)
[7]準(zhǔn)分子激光微透鏡整形均束裝置[J]. 靳羽華,趙艷,蔣毅堅(jiān). 中國激光. 2015(06)
[8]納秒激光誘導(dǎo)損傷熔石英玻璃的動(dòng)力學(xué)過程[J]. 邱榮,王俊波,任歡,周強(qiáng),田潤妮,李曉紅,劉浩,馬平. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(11)
[9]雙復(fù)眼透鏡間相對(duì)位置誤差對(duì)光束勻化的影響[J]. 黃威,尉昊赟,李巖. 激光技術(shù). 2013(01)
[10]磁流變拋光光學(xué)表面加工面形控制技術(shù)研究[J]. 康桂文,張飛虎. 金剛石與磨料磨具工程. 2010(05)
博士論文
[1]工業(yè)及醫(yī)用準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙讀亮.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]準(zhǔn)分子激光損傷K9玻璃和熔石英的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王璽.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]準(zhǔn)分子激光控制和保護(hù)電路設(shè)計(jì)與研究[D]. 李文潔.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]基于超快激光的超光滑光學(xué)表面制造技術(shù)研究[D]. 李曉崗.西安工業(yè)大學(xué) 2015
[3]熔石英紫外激光初始損傷形態(tài)研究[D]. 劉志超.中國工程物理研究院 2009
本文編號(hào):3459846
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