本文關鍵詞：亞表面缺陷誘導損傷的機理與實驗技術(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激光損傷的重要原因之一。針對該項研究,主要有三方面的問題需要解決。首先,亞表面缺陷的樣貌、誘導損傷的機理及相關參數(shù),是更加深入的問題,必須進行定量的研究。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,勢必提高光學元件的抗損傷能力。最后,從最終目標,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)等缺陷以提高光學元件的損傷閾值,使這些工藝能夠廣泛應用于神光Ⅲ大口徑光學元件的生產(chǎn),必須得到確實的驗證,故必須測試具體的損傷樣貌。 在碩士研究生期間,基于以上三個問題,我們就熔石英亞表面缺陷誘導損傷的機理從理論和實驗驗證上進行了探討,課題期間進行的工作及主要獲得的成果包括: 一、在國際針對亞表面缺陷已經(jīng)獲得的成果基礎上,開展了理論模擬技術(shù)研究。參考了LLNL采用時域有限差分(FDTD)法對雜質(zhì)的計算流程,設計了熔石英內(nèi)劃痕與再沉積層雜質(zhì)的缺陷模型,使用FDTD計算方法討論了缺陷對激光電磁場的調(diào)制作用,從理論上研究缺陷參數(shù)對誘導損傷的作用。計算結(jié)果表明,二倍波長尺寸的劃痕、一倍波長的雜質(zhì)對損傷貢獻最大,而雜質(zhì)的作用明顯強于劃痕。 二、開展了亞表面缺陷形態(tài)探測技術(shù)的研究。使用顯微鏡與輪廓儀等儀器檢測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。另外重點基于理論計算的結(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誘導損傷有貢獻。結(jié)果表明,這些劃痕由于尺寸遠大于波長或太淺,對損傷過程無明顯作用。 三、實驗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結(jié)果,實驗表明,細小劃痕易被淺度酸蝕去除,長度較大、較深的劃痕即使刻蝕極深也難以去除,但有鈍化效應。另外驗證了酸蝕不會對光學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,證實了該工藝對提高元件表面精度、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。故在參考了LLNL采用混合工藝可提高元件損傷閾值的實驗成果后,我們研究了酸蝕與磁流體加工結(jié)合的方法對減少雜質(zhì)以提高激光閾值的可行性,針對熔石英基片在星光Ⅱ激光器上進行了損傷實驗,肯定了該混合工藝對提高元件激光閾值的積極作用。
【關鍵詞】：亞表面缺陷 熔石英 劃痕 再沉積層 雜質(zhì) 損傷閾值 時域有限差分 電磁場 酸蝕 輪廓儀 AFM MRF 混合工藝
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH744.5
【目錄】：

• 第一章 緒論8-13
• 1.1 論文課題背景8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 該課題工作的意義11
• 1.4 課題期間相關工作11-13
• 第二章 亞表面缺陷誘導損傷基礎模型13-29
• 2.1 激光損傷的定義13
• 2.2 損傷機理13-19
• 2.2.1 熱效應13-16
• 2.2.2 自聚焦效應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方法21-22
• 2.5 亞表面缺陷誘導損傷機制22-23
• 2.6 提高光學元件損傷閾值的方法23-29
• 2.6.1 HF酸酸蝕法24-27
• 2.6.2 預處理27-29
• 第三章 針對缺陷模型的FDTD法數(shù)值計算研究29-43
• 3.1 LLNL的計算模型及成果29-31
• 3.2 時域有限差分(FDTD)法介紹31-32
• 3.3 針對熔石英亞表面缺陷的計算結(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：401876
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