熔石英的真空損傷與損傷增長(zhǎng)的研究.pdf

1、光學(xué)元件表面的激光誘導(dǎo)損傷限制了用于驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變反應(yīng)(InertialConfined Fuse，ICF)的高功率激光器系統(tǒng)的輸出功率；而損傷在后繼激光輻照下進(jìn)一步擴(kuò)展是系統(tǒng)的運(yùn)行成本居高不下的重要原因之一。提高光學(xué)元件的抗激光損傷能力，減緩損傷增長(zhǎng)以延長(zhǎng)光學(xué)元件的使用壽命是目前迫切需要解決的問(wèn)題。 本論文探討了缺陷誘導(dǎo)激光損傷產(chǎn)生的機(jī)理，重點(diǎn)研究在不同氣氛環(huán)境中、不同真空度下熔石英元件的損傷規(guī)律，測(cè)試了熔石英元件表面損傷在

2、后繼激光輻照的損傷增長(zhǎng)情況，分析了紫外激光預(yù)處理技術(shù)與二氧化碳預(yù)處理技術(shù)對(duì)熔石英元件表面進(jìn)行前期預(yù)處理的原理和方法，并采用紫外與二氧化碳預(yù)處理技術(shù)對(duì)熔石英元件表面進(jìn)行前期預(yù)處理。主要獲得的研究結(jié)果如下： 1)分別采用不同的閾值測(cè)試方法測(cè)試石英玻璃樣品在不同氣氛及真空度條件下的激光損傷閾值并總結(jié)了樣品的損傷規(guī)律；對(duì)樣品進(jìn)行多脈沖輻照，探討環(huán)境對(duì)其使用壽命的影響規(guī)律。研究表明：在氮?dú)狻⒖諝夂脱鯕馊N不同氣氛環(huán)境中，雖然各自所含氧氣分

3、壓不同，然而對(duì)熔石英紫外激光損傷閾值和壽命規(guī)律的影響并不大。但在氣壓為103Pa時(shí)其抗多脈沖輻照能力與大氣壓條件下相當(dāng)；而在低真空和高真空條件下，熔石英抗多脈沖輻照能力有下降趨勢(shì)，導(dǎo)致其壽命降低。 2)分別研究石英玻璃前表面、后表面上初始損傷點(diǎn)的增長(zhǎng)速率。研究表明：熔石英元件前表面的初始損傷面積隨后繼脈沖數(shù)呈線性變化的規(guī)律；后表面的初始損傷面積隨后繼脈沖數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。比較而言，相同條件下后表面上的損傷點(diǎn)更危險(xiǎn)。 3)

4、用紫外激光預(yù)處理石英玻璃，研究其后表面初始損傷的增長(zhǎng)情況，并與未經(jīng)預(yù)處理的損傷增長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：初始損傷形貌相近的損傷點(diǎn)在相同的能量密度激光輻照下，經(jīng)過(guò)紫外激光預(yù)處理的熔石英損傷增長(zhǎng)速度比未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的要快的多；紫外激光預(yù)處理能夠有效地提高熔石英樣片的抗損傷閾值，但是損傷一旦發(fā)生將更加快速地?cái)U(kuò)展。 4)使用紫外與二氧化碳激光預(yù)處理技術(shù)對(duì)熔石英樣片進(jìn)行前期處理，研究前期處理對(duì)熔石英樣片性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明：紫外激光預(yù)處理與二