[发明专利]大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法

说明书

大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，涉及工程光学技术领域，用以解决现有修复方法存在自动化程度低且效率低下的问题。本发明的技术要点包括：根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。进一步地，以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略，交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略。本发明修复策略制定、修复文件生成以及相应参数激光的输出等过程均实现了自动化，不仅节省大量时间，还大大降低了操作错误率。本发明可应用于对元件表面缺陷的自动修复中。

技术领域

本发明涉及工程光学技术领域，具体涉及一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法。

背景技术

大口径熔石英光学元件是高功率固体激光装置终端光学组件中应用最为普遍的光学元器件，在冷加工过程中易产生微裂纹、凹坑等表层或亚表层微缺陷，尤其是在高功率固体激光系统中，当大口径熔石英光学元件在三倍频紫外强激光的辐照下，更易于产生微裂纹、微凹坑等烧蚀点微缺陷。研究表明，微裂纹或烧蚀点等微缺陷产生后，随着激光辐照次数的增加，光学元件的后表面微缺陷尺寸以指数性增长。当微缺陷的面积总和超过一定比例后，熔石英光学元件将视为彻底损坏而不能继续使用。对于大口径熔石英光学元件，其加工时间周期长，成本高；为了延缓光学元件的使用寿命，国内外主要采取的解决措施是对已产生的微缺陷进行激光微修复，使其抗损伤能力大幅度提升，从而达到抑制损伤增长的目的，由此降低高功率固体激光装置的运行成本。但现有修复机床在使用过程中存在自动化程度低、人工操作易出错和效率低下等问题，无法完成大批量的修复工作。因此，建立一套光学元件表面微缺陷的自动化修复系统对于提高缺陷的修复效率和修复成功率，满足高功率固体激光装置大批量工程应用具有重大的意义。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，用以解决现有修复方法存在自动化程度低且效率低下的问题。

大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，包括以下步骤：

步骤一、获取元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息；

步骤二、根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；

步骤三、依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。

进一步地，步骤一中元件表面缺陷区域的位置信息包括缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y、Z轴坐标；尺寸信息包括缺陷区域最小外接圆的半径。

进一步地，步骤二的具体步骤包括：

以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，将超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度大，不超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度小；交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略；交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略。

进一步地，步骤二中按照下述公式判断各个缺陷区域之间的交联程度：

(x_i-x_j)²+(y_i-y_j)²δ_ij

式中，(x_i,y_i)、(x_j,y_j)表示两个缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y轴坐标；δ_ij表示修复坑间允许的最小距离。

进一步地，步骤二中单缺陷修复策略为依据缺陷区域的尺寸信息确定修复坑尺寸和激光修复参数；多缺陷修复策略为计算获取包络相互交联的多个缺陷区域的最小外接圆直径，依据该直径确定修复坑尺寸和激光修复参数；其中，所述激光修复参数包括激光的功率、频率、脉宽和扫描路径。