熔石英光学元件表面微区离子束修饰技术研究
发布时间：2022-07-11 16:30
在高功率固体激光装置中,熔石英光学元件有着大量的应用。为了提升熔石英的透光性,往往会在熔石英表面镀制增透膜,但这些光学膜层容易受到激光损伤和环境污染。此外,在利用CO2激光器修复熔石英表面大尺寸缺陷过程中,因使用的激光功率较大,修复坑周围会形成烧蚀碎片和凸起圆环。如果不及时去除这些存在较大安全隐患的光学膜层、烧蚀碎片和凸起圆环,在强激光辐照下很容易诱发新的损伤和加速损伤增长,从而极大地降低了元件的损伤阈值。因此,如何提高熔石英元件的激光损伤阈值,成为了目前高功率固体激光器的一个研究热点。本文利用离子束刻蚀技术去除熔石英表面的三倍频膜层以及熔石英元件修复区周围的烧蚀碎片和凸起圆环,对熔石英元件表面进行微区修饰,以提高熔石英光学元件的损伤阈值。工作内容主要有以下几个方面:（1）从物理刻蚀机制的角度分析离子束刻蚀的基本原理,掌握了离子束刻蚀的物理过程,对离子束刻蚀效果起主要作用的因素包括离子束束压、离子束入射角度、离子束流密度以及离子的原子序数。（2）利用TRIM软件仿真了Ar+离子束刻蚀熔石英表面的物理过程,分别获得了离子束压、离子束入射角度、离子束流密度与离子束刻蚀速率、刻蚀深度、损伤大...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究情况
1.2.2 国内的研究现状
1.3 元件表面处理技术
1.4 论文选题依据
1.5 论文研究内容
第二章 离子束刻蚀技术及仿真
2.1 离子束刻蚀技术的发展
2.2 离子束溅射理论基础
2.3 利用TRIM软件模拟优化离子束刻蚀参数
2.3.1 对离子束入射角度的优化
2.3.2 对离子束能量的优化
2.3.3 Ar离子浓度随刻蚀深度的变化
2.3.4 DPA随刻蚀深度的变化
2.3.5 束流密度的优化
2.4 本章小结
第三章 K9玻璃表面光学膜层去除工艺
3.1 实验过程及参数设定
3.2 样品准备及刻蚀速率的测定
3.3 常用表征仪器
3.4 离子束刻蚀参数的优化
3.4.1 离子束入射角度的优化
3.4.2 离子束束流密度的优化
3.4.3 离子束能量优化
3.5 本章小结
第四章 石英元件表面三倍频膜去除工艺
4.1 三倍频膜增透原理及其损伤机理
4.2 实验工艺流程和离子束参数设定
4.3 样品表征结果及其分析
4.4 本章小结
第五章 熔石英元件修复区表面微修整形工艺
5.1 现有处理技术及其对比
5.2 物理模型构建
5.3 离子束刻蚀参数的分析
5.4 修复区微修形工艺实验
5.4.1 修复区烧蚀去除工艺实验
5.4.2 修复区凸起圆环去除工艺实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国激光惯性约束聚变实验与诊断技术早期研究历史[J]. 王传珂,江少恩,丁永坤. 物理. 2014(02)
[2]熔石英表面损伤修复点上烧蚀碎片的分类与去除[J]. 蒋勇,向霞,刘春明,袁晓东,杨亮,晏中华,王海军,廖威,吕海兵,郑万国,祖小涛. 中国激光. 2012(12)
[3]亚表面杂质对熔石英激光损伤的影响[J]. 蒋晓东,郑直,祖小涛,李春宏,周信达,黄进,郑万国. 电子科技大学学报. 2012(02)
[4]酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值[J]. 陈猛,向霞,蒋勇,祖小涛,袁晓东,郑万国,王海军,李熙斌,吕海兵,蒋晓东,王成程. 强激光与粒子束. 2010(06)
[5]酸蚀深度对熔石英三倍频激光损伤阈值的影响[J]. 徐世珍,吕海兵,田东斌,蒋晓东,袁晓东,祖小涛,郑万国. 强激光与粒子束. 2008(05)
[6]几种常用光学材料的离子束刻蚀特性研究[J]. 刘颖,徐德权,徐向东,周小为,洪义麟,付绍军. 中国科学技术大学学报. 2007(Z1)
[7]超强固体激光及其在前沿学科中的应用（2）[J]. 彭翰生. 中国激光. 2006(07)
[8]超强固体激光及其在前沿学科中的应用（1）[J]. 彭翰生. 中国激光. 2006(06)
[9]单层SiO2物理膜与化学膜激光损伤机理的对比研究[J]. 陈习权,祖小涛,郑万国,蒋晓东,吕海兵,任寰,张艳珍,刘春明. 物理学报. 2006(03)
[10]石英和BK7玻璃的离子束刻蚀特性研究[J]. 王旭迪,刘颖,徐向东,洪义麟,付绍军. 真空科学与技术学报. 2004(05)
博士论文
[1]光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D]. 焦长君.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]熔石英元件离子束抛光物理规律与激光损伤特性研究[D]. 时晓艳.电子科技大学 2012
[2]大口径熔石英元件表面激光损伤特性研究[D]. 黄晚晴.中国工程物理研究院 2009
本文编号：3658497
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究情况
1.2.2 国内的研究现状
1.3 元件表面处理技术
1.4 论文选题依据
1.5 论文研究内容
第二章 离子束刻蚀技术及仿真
2.1 离子束刻蚀技术的发展
2.2 离子束溅射理论基础
2.3 利用TRIM软件模拟优化离子束刻蚀参数
2.3.1 对离子束入射角度的优化
2.3.2 对离子束能量的优化
2.3.3 Ar离子浓度随刻蚀深度的变化
2.3.4 DPA随刻蚀深度的变化
2.3.5 束流密度的优化
2.4 本章小结
第三章 K9玻璃表面光学膜层去除工艺
3.1 实验过程及参数设定
3.2 样品准备及刻蚀速率的测定
3.3 常用表征仪器
3.4 离子束刻蚀参数的优化
3.4.1 离子束入射角度的优化
3.4.2 离子束束流密度的优化
3.4.3 离子束能量优化
3.5 本章小结
第四章 石英元件表面三倍频膜去除工艺
4.1 三倍频膜增透原理及其损伤机理
4.2 实验工艺流程和离子束参数设定
4.3 样品表征结果及其分析
4.4 本章小结
第五章 熔石英元件修复区表面微修整形工艺
5.1 现有处理技术及其对比
5.2 物理模型构建
5.3 离子束刻蚀参数的分析
5.4 修复区微修形工艺实验
5.4.1 修复区烧蚀去除工艺实验
5.4.2 修复区凸起圆环去除工艺实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国激光惯性约束聚变实验与诊断技术早期研究历史[J]. 王传珂,江少恩,丁永坤. 物理. 2014(02)
[2]熔石英表面损伤修复点上烧蚀碎片的分类与去除[J]. 蒋勇,向霞,刘春明,袁晓东,杨亮,晏中华,王海军,廖威,吕海兵,郑万国,祖小涛. 中国激光. 2012(12)
[3]亚表面杂质对熔石英激光损伤的影响[J]. 蒋晓东,郑直,祖小涛,李春宏,周信达,黄进,郑万国. 电子科技大学学报. 2012(02)
[4]酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值[J]. 陈猛,向霞,蒋勇,祖小涛,袁晓东,郑万国,王海军,李熙斌,吕海兵,蒋晓东,王成程. 强激光与粒子束. 2010(06)
[5]酸蚀深度对熔石英三倍频激光损伤阈值的影响[J]. 徐世珍,吕海兵,田东斌,蒋晓东,袁晓东,祖小涛,郑万国. 强激光与粒子束. 2008(05)
[6]几种常用光学材料的离子束刻蚀特性研究[J]. 刘颖,徐德权,徐向东,周小为,洪义麟,付绍军. 中国科学技术大学学报. 2007(Z1)
[7]超强固体激光及其在前沿学科中的应用（2）[J]. 彭翰生. 中国激光. 2006(07)
[8]超强固体激光及其在前沿学科中的应用（1）[J]. 彭翰生. 中国激光. 2006(06)
[9]单层SiO2物理膜与化学膜激光损伤机理的对比研究[J]. 陈习权,祖小涛,郑万国,蒋晓东,吕海兵,任寰,张艳珍,刘春明. 物理学报. 2006(03)
[10]石英和BK7玻璃的离子束刻蚀特性研究[J]. 王旭迪,刘颖,徐向东,洪义麟,付绍军. 真空科学与技术学报. 2004(05)
博士论文
[1]光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D]. 焦长君.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]熔石英元件离子束抛光物理规律与激光损伤特性研究[D]. 时晓艳.电子科技大学 2012
[2]大口径熔石英元件表面激光损伤特性研究[D]. 黄晚晴.中国工程物理研究院 2009
本文编号：3658497
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