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上海光机所在激光助力高抗紫外激光损伤熔石英元件制造方面取得进展（图）
紫外激光 熔石英元件 耦合
2023/8/17
2023年8月8日，中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心魏朝阳研究员团队基于CO2激光的缺陷表征与去除过程，实现了高抗紫外激光损伤熔石英元件制造。相关研究成果发表于Light: Advanced Manufacturing。
中国科学院上海光学精密机械研究所在激光抛光熔石英元件方面取得新进展（图）
激光 抛光 熔石英元件
2020/11/9
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心研究团队结合化学深刻蚀和激光抛光对精磨后的熔石英玻璃进行加工，获得了具有超光滑表面和高激光损伤阈值的熔石英元件。相关研究成果发表于Optics Letters。
磁流变抛光对熔石英激光损伤特性的影响
磁流变抛光 熔石英 光学元件 氢氟酸(HF)动态刻蚀 激光损伤阈值
2017/2/21
为进一步提升熔石英元件的激光损伤阈值，研究了氢氟酸（HF）动态酸刻蚀条件下磁流变抛光工艺对熔石英元件激光损伤特性的影响规律。首先，采用不同工艺制备熔石英元件，测量它们的表面粗糙度。然后，采用飞行时间-二次离子质谱法（OF-SIMS）检测磁流变加工前后熔石英元件中金属杂质元素的含量和深度；采用1-on-1方法测试激光损伤阈值，观测损伤形貌，并对损伤坑的形态进行统计。最后，分析了磁流变抛光工艺提升熔石...
综述了近五年来为神光装置研制大口径熔石英采样光栅所取得的主要进展。提出了大尺寸采样光栅的化学机械抛光技术，将全息光刻-离子束刻蚀的430 mm口径采样光栅的采样效率均匀性控制在均方根值低于5%，满足了采样光栅的设计要求。针对采样光栅的阈值特性，利用二次离子质谱技术，定量表征了采样光栅制备过程中引入的污染及其清洗效果，优化、发展了采样光栅的清洗方法。探索了基于氢氟酸和感应耦合等离子体刻蚀的熔石英基底...
为提升紫外熔石英元件抗激光损伤性能，针对传统加工方法在加工过程中产生的破碎性缺陷和污染性缺陷，提出使用磁流变抛光结合HF酸刻蚀的组合工艺提升紫外熔石英元件抗激光损伤性能的方法。磁流变抛光特有的剪切去除原理能够有效去除传统加工过程产生的破碎性缺陷，同时不产生新的破碎性缺陷。HF酸动态酸刻蚀能够有效减少加工过程中产生的金属元素污染。实验结果表明：经过组合工艺处理的熔石英样品，在7J/cm2·3ω激光通...
HF酸刻蚀提升熔石英亚表面划痕抗损伤性能的机理
HF酸刻蚀 熔石英 亚表面划痕 损伤特性
2012/12/12
用HF酸刻蚀熔石英元件,研究刻蚀对元件后表面划痕的形貌结构及损伤性能的影响,探索损伤阈值提升的原因.时域有限差分算法理论计算结果表明:对于含有50 nm直径氧化锆颗粒的划痕,对入射光调制引发场增强的最大值是入射光强的6.1倍,且最强点位于划痕内部氧化锆颗粒附近,而结构相同但不含杂质的划痕引发的最大场增强为入射光强的3.6倍,最强区位于划痕外围;HF酸刻蚀能够有效去除划痕中的杂质,改变划痕结构,增加...
飞秒脉冲在熔石英玻璃中超连续谱产生的研究
超连续谱产生 自相位调制 群速度色散
2009/10/29
从非线性薛定谔方程出发，利用分步傅里叶方法，研究了时空耦合飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时，传输距离、入射激光脉冲峰值功率、衍射、色散和非线性等因素对超连续谱产生的影响。结果表明，飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时，超连续谱的产生主要分为两阶段：由材料的自聚焦等三阶非线性效应引起的脉冲压缩阶段及由自相位调制和材料群速度色散引起脉冲分裂阶段。当高峰值功率的飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时，材料的三阶非线性效应抑制...
经355nm激光预处理后熔石英的损伤增长
激光损伤增长 辐照预处理 熔石英
2009/10/10
为研究经预处理的熔石英损伤点随激光脉冲的增长关系，采用355 nm脉冲激光辐照预处理熔石英，再辐照位于后表面的损伤点，然后用Mias软件采集损伤增长的图像并测量每次脉冲后损伤点的面积。通过与未经预处理熔石英的损伤增长相比较可得出，经预处理与未经预处理的熔石英损伤点面积均随激光辐照脉冲数呈指数增长，但前者的损伤增长速度比后者的快。355 nm激光预处理能够有效提高熔石英元件的抗损伤阈值，但损伤一旦发...
熔石英表面铜膜污染物诱导损伤实验研究
熔石英 污染物 铜膜 表面损伤
2009/8/21
在熔石英元件表面溅射一层厚度小于10 nm的金属铜膜污染物，并测试元件的透过率。测试355 nm熔石英元件的激光损伤阈值，并用光学显微镜观测损伤形态。实验结果表明：污染后的熔石英元件的损伤阈值降低20%左右，元件表面的金属污染物薄膜经强激光辐照，在熔石英表面形成很多坑状微损伤，分布不均的热应力导致表面起伏，并有明显的烧蚀现象，导致基底损伤阈值下降。建立的光吸收和热沉积传输模型初步解释污染物膜层导致...
熔石英紫外激光初始损伤形态分析
熔石英 紫外激光 初始损伤
2009/8/21
采取355 nm激光脉冲辐照熔石英样品，利用Nomarski微分干涉差显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜观测手段对前后表面产生的损伤点进行了观察分析。对前后表面损伤形态做出详细的描述和分类，从理论上对每种损伤类型产生的条件与机理做出推测。实验结果表明：熔石英前表面存在小麻点群损伤和星状裂纹损伤两种损伤形态，横向尺寸分别为0.8～2.5和1.0～5.5 μm；后表面存在小麻点群损伤、壳状剥离损伤和...
熔石英表面划痕附近电磁场分布模拟分析
激光损伤 亚表面缺陷 时域有限差分方法
2009/2/12
亚表面缺陷是造成固体激光器光学器件损伤阈值过低的重要原因，而表面划痕是缺陷中重要的一种。使用时域有限差分方法（FDTD）模拟了熔石英表面圆柱形、三角形划痕对激光电磁场的调制作用，绘出了2维电磁场强度分布图，计算出划痕尺寸不同时电磁场的最大强度。数值计算结果表明，尺寸为二倍波长的划痕可以获得最大的电磁场强度，此时容易导致自聚焦；亚波长级和足够大尺寸的划痕作用基本可以忽略。一定尺寸的划痕，深度越大，最...
熔石英相位共轭镜无损工作状态分析
受激布里渊散射 聚焦泵浦 熔石英玻璃
2009/2/12
基于非线性光学耦合波方程组建立了聚焦泵浦条件下熔石英玻璃材料中SBS过程的物理模型并编制了相应的数值求解程序，研究了SBS介质内激光场的时空发展特征，从而试图揭示SBS介质的内在破坏机制并寻求相应的加固措施。通过数值模拟程序研究了焦点处激光功率密度以及SBS反射率与激光能量的依赖关系，发现SBS对介质内的激光场具有“限幅”作用，即在注入能量大幅度提升的情况下，内部的激光场强度只有较小的增加，这种机...
针对脉冲宽度约1 ns、波长为351 nm的三倍频紫外激光，定量分析了熔石英介质中的自聚焦长度、峰值光强与强紫外激光光束质量及环境条件等因素的关系，研究了产生紫外光非线性自聚焦效应的阈值条件。研究结果表明：在强紫外激光光束质量一定的前提下，可将B积分值定义为自聚焦的阈值条件;入射强紫外激光光束质量越差，在熔石英介质中产生自聚焦的阈值条件越低;即使对于空间分布均匀的理想光束，当空气中存在...
熔石英亚表面划痕激光诱导损伤阈值实验研究
YAG激光 熔石英 亚表面缺陷 损伤阈值
2008/4/29
用原子力显微镜和光学显微镜观测酸蚀后熔石英亚表面划痕，并根据形貌特征将其分为Boussinesq-point-force crack(BPFC)、Hertzian-conical scratch(HCS)和Plastic indent(PI)三类，测试了各类划痕的损伤阈值，讨论了激光损伤机制。结果表明锐度较大的BPFC损伤阈值不超过2.0 J/cm2；深度小于1 μm的 HCS阈值可达2.6 J/...