為了提高熔石英元件的抗激光損傷能力,采用基于氫氟酸刻蝕的濕法化學(xué)技術(shù)去除元件內(nèi)的激光損傷誘因。利用不同的氫氟酸溶液處理經(jīng)氧化鈰拋光的熔石英元件,并對元件的刻蝕速率、表面潔凈度、粗糙度、透過率和激光損傷性能進(jìn)行評價(jià)。研究結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的靜態(tài)刻蝕相比,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的氫氟酸刻蝕溶液中引入能量密度約為0.6 W/cm²的兆聲能量對元件的溶解速率和激光損傷性能沒有明顯的提升作用;化學(xué)刻蝕產(chǎn)生的沉積物對元件表面粗糙度和透過率均有不利影響,且沉積物比例與所用的刻蝕液成分和濃度密切相關(guān);經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%或12%的純氫氟酸溶液刻蝕(5±1)μm深度后,熔石英元件的激光損傷閾值相比于未刻蝕元件提升了約1.9倍;熔石英元件的激光損傷性能與表面粗糙度和透過率之間不是簡單的線性關(guān)系,但激光損傷閾值較理想的元件(>20 J/cm²@3ns)往往具有較光滑的表面,即表面粗糙度<2 nm,由此可以確定有利于熔石英元件激光損傷性能的刻蝕條件,并獲得元件表面粗糙度的控制指標(biāo)。

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【部分圖文】：

圖1激光損傷測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

利用三倍頻(3ω)Nd∶YAG激光損傷測試系統(tǒng)的R∶1和1∶1測試方式評價(jià)熔石英元件的激光損傷性能。損傷測試系統(tǒng)如圖1所示,入射激光為脈寬10ns,頻率1Hz,束腰直徑約380μm的紫外高斯光束,且光束垂直照射于元件后表面。該損傷測試系統(tǒng)配備了能量計(jì)用于檢測實(shí)時(shí)激光能量密度....

圖2不同溶液的刻蝕速率

在靜態(tài)刻蝕與兆聲刻蝕過程中,使用耐腐蝕的熱傳感器檢測刻蝕溶液的實(shí)時(shí)溫度,結(jié)果表明,刻蝕溶液溫度始終恒定于(32±2.5)℃。同時(shí),使用電位滴定儀對刻蝕液的成分與濃度進(jìn)行精確標(biāo)定,測試結(jié)果表明HF濃度在刻蝕過程中的變化極其微弱。實(shí)驗(yàn)測得刻蝕反應(yīng)前E組溶液(12%HF+10%NH4F....

圖3刻蝕元件表面狀況

熔石英元件在5種溶液內(nèi)刻蝕一定的深度后,在強(qiáng)光照射下將呈現(xiàn)不同的表面潔凈度。圖3為元件C2,C4(經(jīng)6%HF+10%NH4F分別刻蝕4.5μm,22.7μm深度)及E4(經(jīng)12%HF+10%NH4F刻蝕22.9μm深度)的表面狀況。元件C2和C4局部表面均覆蓋著一定....

圖4沉積物比例與刻蝕深度的關(guān)系曲線

圖3刻蝕元件表面狀況使用圖像處理軟件ImageJ評估刻蝕元件表面覆蓋的沉積物比例,部分結(jié)果如圖4所示。C組元件經(jīng)6%HF+10%NH4F溶液刻蝕后,表面沉積物比例隨刻蝕深度的增加而顯著提高。淺刻蝕0.8μm的C1元件表面無明顯沉積物,隨著刻蝕的繼續(xù),在刻蝕深度分別為4.5....

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