[发明专利]光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于光学材料与光学元件技术领域，具体是一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法。

背景技术

熔石英是一种非常重要的光学元件，广泛应用于高功率固体激光系统中。系统中用到各类大小口径的高精度光学元件的数量达上万件。其中，作为透镜、窗口、反射镜、偏振片和光栅材料的熔石英光学元件占据相当大的比例。虽然随着研磨、抛光技术的不断改进和提高，已大幅度提升熔石英光学元件表面质量。但是，元件在高通量激光辐照下，表面仍然会产生初始损伤点，而且在后续激光的连续辐照下，损伤尺寸会呈指数式增长，以致发生灾难性的破坏，严重影响光束传输质量和光学元件使用寿命。因此，损伤修复或损伤增长的抑制具有非常重要的工程意义和经济价值。

为有效地提升熔石英光学元件的负载能力，延长熔石英光学元件使用寿命。目前国内外报道的处理手段主要包括：等离子体刻蚀、二氧化碳激光定点局域或者全口径扫描修复和氢氟酸刻蚀。等离子体刻蚀方法会在处理过程中通入四氟化碳气体，这样会残留氟离子，从而污染熔石英光学元件(参见M.Kozlowski,S.Demos,Z-L Wu,等,“3ωDamage:Growth Mitigation”,report,UCRL-ID-142773)；二氧化碳激光定点局域或全口径扫描熔石英光学元件表面损伤后会形成较大的残余应力(Y.Jiang,X.Xiang,C.M.Liu，等，“Effect of residual stress on laser-induced damage characterization of mitigated damage sites in fused silica”，Journal of Non-Crystalline Solids，2015，410:88-95)，且影响熔石英光学元件的光传输特性(参见白阳，张丽娟，廖威，等，“熔石英损伤修复坑下游光场调制的数值模拟与实验研究”，物理学报，2016，65(2)：024205)。多次作用还可能形成气泡(参见G.Guss,I.Bassa,V.Draggoo，等，Mitigation of growth of laser initiated surface damage in fused silica using a 4.6μm wavelength laser，SPIE，2007，6403：64030M)和烧蚀(参见Y.Jiang,X.Xiang,C.M.Liu，等，Two localized CO2laser treatment methods for mitigation of UV damage growth in fused silica，Chin.Phys.B，2012，21(6)：064219)，以致修复区域在后续激光辐照下可能再次引发损伤。氢氟酸定点刻蚀损伤部分，可以有效地抑制损伤增长，但仅针对横向尺寸小于20微米的损伤点，且只针对直径为5厘米小口径光学元件上的损伤点(参见L.W.Hrubesh,M.A.Norton,W.A.Molander,等，“Chemical Etch Effects on Laser-Induced Surface Damage Growth in Fused Silica”，SPIE，2001，4347：553-559)，还不能满足目前的实际需求。即使对于小口径元件上大于20微米的损伤点进行刻蚀，刻蚀后也必须借助二氧化碳激光的二次处理(参见Y.Jiang，X.D.Yuan，S.B.He，等。“Mitigation of surface damage growth by hydrofluoric acid etching combined with carbon dioxide laser treatment”，Optical Engineering，2012，51(8),08430,)，导致应力等问题，同时因没有相应的保护措施，刻蚀会造成对元件表面的污染。

发明内容

本发明目的在于提供一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法。该装置和方法可以用于对各种尺寸光学元件表面损伤增长的抑制，避免元件表面在刻蚀过程中造成的污染，以达提升光学元件抗激光损伤的能力，延长光学元件的使用寿命的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置，其特点在于，该装置包括：三维移动控制台、角度调整台、元件夹具、元件清洗槽、超声清洗槽、暗场成像CCD相机组件、刻蚀围栏制作器、第一平移控制台、第二平移控制台、监控CCD、挡光板、显示控制处理系统和带刻度的塑料毛细管：