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激光损伤最新进展:表面损伤、表征技术及薄膜

2013-11-27 11:54
FlappyBird
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  第二届“环太激光损伤——高功率激光光学材料”专题研讨会由中科院上海光机所和SPIE共同主办,中国光学学会和中国科学院协办。主席由中科院上海光机所邵建达研究员,日本大阪大学Takahisa Jitsuno 教授和美国新墨西哥大学Wolfgang Rudolph教授共同担任。

  来自亚洲、北美、欧洲等地区11个国家的120余位专家出席了本届会议,其中30余位专家来自境外。本届会议共接受论文87篇,包括61篇口头报告和26篇张贴报告。与第一届会议的100余位参会人数和来自8个国家的20余位境外代表相比,本次会议均略有增长。会议围绕紫外-红外高功率激光损伤,激光切割和加工,缺陷、污染、抛光和表面损伤,表征技术和测量方法,高损伤阈值薄膜,非线性激光晶体,激光陶瓷,光学玻璃与光纤等8个议题展开。

  一、缺陷、污染、抛光和表面损伤

  在该议题部分,本届会议收到7篇口头报告,讨论的内容包括先进加工技术,基于反应离子束刻蚀和基于氢氟酸水溶液刻蚀的表面处理技术,借助散射光对表面、薄膜和体材料中损伤相关的缺陷进行表征的技术,以及355 nm激光脉冲能量和脉冲数对熔石英在真空环境中损伤阈值的影响等。

  得益于确定性抛光技术,非球面加工在近年来取得了较大的进展。然而,对于大口径和高精度的非球面表面加工,仍然存在很多问题,例如中频误差问题。中频误差会引起小角散射、能量损失、像素串扰等问题,因而在抛光中必须对中频误差进行控制。Xuqing Nie等从理论和实验上对中频误差问题进行了研究,他们分析了在中频误差方面的加工能力不足,并介绍了一种包括磁流变加工和离子束加工的抛光工艺,用于解决中频误差问题。

  熔石英加工过程中引起的裂纹、划痕和杂质污染等会在激光辐照下诱导元件损伤,从而降低熔石英元件的抗激光损伤阈值。Xiaolong Jiang等介绍了他们利用化学沥滤对熔石英元件表面杂质污染进行去除的效果,以及对传统的氢氟酸水溶液刻蚀工艺进行优化,有效阻止反应物的再沉积。测试结果表明:这两种表面处理方法都在一定程度上提升了石英元件的抗激光损伤阈值。Laixi Sun等报道了利用反应离子束刻蚀技术对熔石英表面进行处理的结果。认为通过反应离子束刻蚀技术,能够去除石英元件表面的杂质污染和划痕等结构特征,从而提升了石英元件的抗激光损伤阈值。

  微小缺陷引起的散射会引起光学元件的性能下降,包括增加损耗、影响成像系统精度等。另一方面,借助光散射,能够对表面以及材料的杂质进行非接触式无损探测分析。Sven Schroder等介绍了弗劳恩霍夫应用光学精密机械研究所研发的ALBATROSS系统,能够对紫外至红外光谱波段的光散射进行测试;并利用光散射测量装置对激光诱导损伤相关的杂质进行分析,包括界面粗糙度、表面缺陷、体材料的不均匀性和亚表面损伤等。

  Xiaoyan Zhou等研究了石英基片在真空环境下,经过不同能量、不同脉冲数的355 nm激光辐照后的性能变化。认为石英基片在经过紫外预辐照后,表现出强的吸收带或荧光带,这归因于非桥氧空穴中心、缺氧缺陷,以及其他一些激光诱导损伤缺陷。

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