项目名称: 熔石英光学元件亚表面损伤紫外吸收钝化机制研究

项目编号: No.61505185

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 张传超

作者单位: 中国工程物理研究院激光聚变研究中心

项目金额: 21万元

中文摘要: 熔石英光学元件在远低于其本征损伤阈值的通量下的紫外激光诱导损伤问题严重限制了激光的运行通量水平和元件的使用寿命,最新的研究结果指出在目前的紫外激光器运行通量下导致熔石英元件表面产生激光诱导损伤主要有两大类亚禁带吸收性前驱体,一类是光敏杂质,另一类是传统研磨和抛光不可避免引入的亚表面损伤中的微裂纹表面存在的电子缺陷材料层。本项目针对无光敏杂质的亚表面损伤,研究微裂纹表面缺陷层在先进的热退火或激光退火作用下进行重构改变其紫外吸收特性的物理机制,通过系统研究在亚表面损伤宏观形貌基本不变的情况下缺陷材料从微观上进行重构钝化其紫外吸收性质的具体参数,探索亚表面微裂纹缺陷层结构和光吸收特性的变化规律,深入认识亚表面损伤在激光诱导损伤中所起的作用机制,为改善亚表面缺陷的抗激光损伤性能以及开发新型的元件表面加工技术提供科学依据和理论指导。

中文关键词: 熔石英;亚表面损伤;紫外激光损伤;钝化机制

英文摘要: The UV laser induced surface damage of fused silica optics at fluence far below the intrinsic damage threshold severely limits the laser operational fluence level and lifetime of optics. Recent studies suggest that two sources of sub-band absorption exist that are primarily responsible for laser induced surface damage of fused silica optics at the present operational fluence of UV laser. One is the photoactive impurity, and the other is a thin layer of electronically defective material associated with even minute fractures of subsurface damage inevitably produced during traditional grinding and polishing processing. In this work, we investigate the physical mechanism of reconstructure of defective material layer of subsurface damage that is not contaminated by photoactive impurities under advanced thermal annealing or laser annealing treatment to modulate the UV absorption of subsurface damage. By systematically studying the detailed parameters that influence the effect of UV absorption passivation for the defective layer on the subsurface cracks without modifying the main macroscopic morphology and shape of subsurface damage, the change principles of structure and light absorption properties of defective layer of subsurface cracks are explored, which is of importance for further understanding the action mechanism of subsurface defect on the laser induced damage. The study of this project can provide technical and theoretical supports for improving the laser damage resistance performance of subsurface damage and developing new and economic surface processing techniques for fused silica optics.

英文关键词: Fused silica;Subsurface damage;UV laser damage;Passivation mechanism

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