当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

使用多光谱手段研究熔石英断裂机理

发布时间:2018-01-05 06:25

  本文关键词:使用多光谱手段研究熔石英断裂机理 出处:《光谱学与光谱分析》2017年11期  论文类型:期刊论文


  更多相关文章: 熔石英玻璃 激光诱导损伤 相变 拉曼光谱


【摘要】:熔石英玻璃是高能激光系统中不可缺少的光学材料,其损伤问题一直是限制系统能量提升的瓶颈之一。通过纳秒激光脉冲诱导熔石英玻璃样品产生断裂,并使用多光谱手段对断裂前后样品进行检测,从而在实验和理论上了解了样品断裂形貌及内部相变结构成因,并从宏观到微观上统一解释了断裂形貌和相变结构的关系。在激光等离子冲击波作用下,熔石英发生断裂,且冲击波作用过程中在玻璃内部产生了推动裂纹扩展的尖端环向应力。在尖端环向应力作用下,不同损伤区域形成了不同扩展速度和长度的裂纹,按照裂纹形貌特性差异可以将断裂区分为雾化区、羽毛区、镜面区三个部分。使用透射光谱、能量散射光谱检测损伤前后样品,发现裂纹的产生引起了玻璃透过率和带隙的下降,且断裂区出现氧原子游离或缺失;使用Raman光谱检测样品损伤前后不同形貌区,发现等离子冲击波使熔石英中Si—O—Si键断裂并发生重组,导致镜面区、羽毛区、雾化区三元拓扑环和四元拓扑环宏观上对应的斯石英相和柯石英相的相对含量依次升高,破坏了材料的固有原子结构特性,使材料断裂区向高密度相转变。氧游离的发生会在玻璃内部产生的大量缺陷,从而使得玻璃透过率及带隙下降,严重影响了玻璃的性能。
[Abstract]:Fused silica glass is an indispensable optical material in high energy laser system. The damage problem is one of the bottlenecks to limit the energy increase of the system. The nanosecond laser pulse induces the fracture of fused quartz glass sample. The multispectral method was used to detect the samples before and after fracture, so that the fracture morphology and the formation of internal phase transition structure of the samples were studied experimentally and theoretically. The relationship between fracture morphology and phase transition structure is explained uniformly from macroscopic to microcosmic. Under the action of laser plasma shock wave, the fused quartz is fractured. In the process of shock wave, the tip toroidal stress is produced in the glass to promote the crack propagation. Under the action of the tip toroidal stress, the crack with different propagation speed and length is formed in different damage areas. According to the difference of crack morphology, the fracture can be divided into three parts: atomization zone, feather area and mirror area. The samples before and after damage can be detected by transmission spectrum and energy scattering spectrum. It is found that the occurrence of cracks leads to the decrease of glass transmittance and band gap, and oxygen atom dissociation or absence in the fracture zone. Raman spectra were used to detect the different morphologies of the samples before and after the damage. It was found that plasma shock wave made the Si-O-Si bond break and recombine in fused quartz, which led to the mirror area and feather area. The relative contents of the quartz and coesite phases in the atomized region of the ternary topological ring and the quaternary topological ring increase in turn, thus destroying the intrinsic atomic structure of the material. A large number of defects will occur in the glass due to the occurrence of oxygen ionization, which leads to the decrease of the glass transmittance and band gap, which seriously affects the properties of the glass.
【作者单位】: 四川大学电子信息学院;中国工程物理研究院激光聚变研究中心;
【基金】:国家自然科学基金项目(11574221)资助
【分类号】:TN249
【正文快照】: 引言高能激光技术在工业加工、激光武器等领域中的广泛应用,使激光诱导光学元器件损伤问题受到人们高度关注[1-2]。熔石英玻璃作为一种常见的高功率光学元件,研究其损伤机理,可为提高系统输出能量提供理论基础[3-4]。激光等离子冲击波作用熔石英玻璃时,国内外学者大致从宏观热

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 尹伟;祖小涛;蒋晓东;袁晓东;吕海兵;王成程;郑万国;;经355nm激光预处理后熔石英的损伤增长[J];原子能科学技术;2009年09期

2 苗心向;袁晓东;程晓锋;贺少勃;郑万国;;表面污染物诱导熔石英损伤的热力学数值模拟[J];激光技术;2011年02期

3 章春来;王治国;向霞;刘春明;李莉;袁晓东;贺少勃;祖小涛;;熔石英后表面坑点型划痕对光场调制的近场模拟[J];物理学报;2012年11期

4 王积方,李华丽,唐汝明,查济璇,何寿安;熔石英的弹性模量和超声状态方程[J];物理学报;1982年10期

5 徐世珍;吕海兵;田东斌;蒋晓东;袁晓东;祖小涛;郑万国;;酸蚀深度对熔石英三倍频激光损伤阈值的影响[J];强激光与粒子束;2008年05期

6 苗心向;程晓锋;袁晓东;吕海兵;叶亚云;贺少勃;郑万国;;熔石英表面铜颗粒污染激光诱导损伤[J];强激光与粒子束;2010年08期

7 罗成思;祖小涛;刘春明;蒋勇;王海军;袁晓东;;振镜扫描系统对熔石英损伤的修复[J];大众科技;2011年12期

8 田野;彭小强;石峰;胡皓;;熔石英光学元件激光阈值提升仿真与工艺研究[J];航空精密制造技术;2013年05期

9 陈庆红;徐世珍;黄进;孙来喜;郭德成;程强;刘红婕;蒋晓东;;预应力对熔石英损伤的影响[J];强激光与粒子束;2013年10期

10 李娜;张秋慧;;激光聚焦熔石英表面产生击穿的热力学效应分析[J];激光杂志;2014年06期

相关会议论文 前3条

1 段利华;;熔石英在3ω激光下输入输出面的阈值分析[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

2 蒋晓东;;熔石英表面功能化处理技术研究进展[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年

3 江天;程湘爱;;DF激光辐照下熔石英的温度场与应力场[A];第九届全国物理力学学术会议论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前3条

1 蒋晓龙;强激光系统熔石英基底的处理技术研究[D];中国科学技术大学;2015年

2 章春来;亚表面缺陷和杂质诱导光增强的模拟及其检测和控制研究[D];电子科技大学;2012年

3 于景侠;CO_2激光辐照熔石英材料的热力学和动力学模拟[D];电子科技大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 田润妮;熔石英体内杂质对激光光场调制的研究[D];西南科技大学;2015年

2 周庆岩;熔石英修复形貌对三倍频激光传输过程相位调制的影响[D];电子科技大学;2016年

3 尹伟;熔石英的真空损伤与损伤增长的研究[D];电子科技大学;2009年

4 苗心向;金属污染诱导熔石英表面损伤机理研究[D];中国工程物理研究院;2009年

5 陈庆红;机械性能对熔石英损伤影响研究[D];电子科技大学;2013年

6 时晓艳;熔石英元件离子束抛光物理规律与激光损伤特性研究[D];电子科技大学;2012年

7 刘志超;熔石英紫外激光初始损伤形态研究[D];中国工程物理研究院;2009年

8 冯峰;膜状污染物对激光致熔石英元件损伤影响的研究[D];电子科技大学;2012年

9 田东斌;熔石英亚表面划痕诱导激光损伤的初步研究[D];电子科技大学;2008年

10 郑直;HF酸刻蚀熔石英材料研究[D];电子科技大学;2011年



本文编号:1381941

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1381941.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7248d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com