光束采样光栅采样效率均匀性和损伤阈值研究
发布时间：2022-12-08 20:22
在惯性约束核聚变（Inertial Confined Fusion ICF）系统中,光束采样光栅（Beam Sampling Grating BSG）是其终端光学系统中重要的一种光学元件。作用是从三倍频主光路中取出极小部分作为采样光束,对入射光的能量、功率、空间分布及波长畸变等进行诊断。采样效率均匀性和激光损伤阈值（Laser-induced damage threshold LIDT）是评价BSG性能的两个至关重要的参数。采样效率均匀性直接关系到对入射光能量响应的特点。均匀性越好,测量相对误差越小,采样准确性越好。激光损伤阈值代表其抗激光损伤的能力,决定了其在强激光环境中的使用寿命。BSG指标要求是采样效率均匀性RMS≤5%,激光损伤阈值达到14J/cm2。目前国内采用全息离子束刻蚀方法制作的BSG,由于技术条件限制,均匀性不能满足要求,同时光栅制作过程中引入的污染物也导致了BSG抗激光损伤能力的下降。为提高大尺寸BSG的效率均匀性和激光损伤阈值的特性,本论文的主要研究工作包括： 1、将熔石英的抛光技术用于大尺寸BSG,初步解决了提高BSG采样效率均匀性的关键技术。通过抛光的...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光束采样光栅
1.2.1 光束采样光栅的性能指标
1.2.2 光束采样光栅的制作方法
1.3 国内外研究现状
1.4 选题意义及论文构成
1.4.1 选题意义
1.4.2 论文构成
第二章 BSG采样效率均匀性分析
2.1 光栅结构参数对衍射效率影响
2.1.1 线密度对衍射效率的影响
2.1.2 槽深和占宽比对衍射效率的影响
2.2 入射光参数对衍射效率影响
2.2.1 偏振态
2.2.2 入射角
2.3 本章小结
第三章 BSG采样效率均匀性提高
3.1 BSG衍射效率检测
3.1.1 基本光路
3.1.2 光源的选择
3.1.3 探测器的选择
3.1.4 测试光斑尺寸的选择
3.1.5 测试的重复性
3.1.6 光栅基底厚度对效率测试的影响
3.1.7 结论
3.2 BSG采样效率均匀性修正
3.2.1 引言
3.2.2 抛光实验装置
3.2.3 抛光方式选择
3.2.4 抛光工艺参数的优化
3.2.5 光栅结构参数对衍射效率变化及抛光深度的影响
3.2.6 抛光对BSG表面粗糙度的影响
3.2.7 抛光对BSG面型的影响
3.2.8 结论
3.3 大尺寸BSG采样效率均匀性修正结果及分析
3.4 本章小结
第四章 BSG污染及清洗
4.1 二次离子质谱分析方法
4.2 BSG制备过程引入污染
4.2.1 全息离子束刻蚀过程引入污染
4.2.2 采样效率均匀性修正过程引入污染
4.3 湿法清洗去除污染
4.3.1 SPM清洗
4.3.2 SC-2清洗
4.3.3 NPM清洗
4.3.4 DHF清洗
4.4 阈值相关元素的污染及去除
4.5 本章小结
第五章 BSG激光损伤阈值
5.1 三倍频激光损伤阈值
5.2 三倍频激光损伤阈值测试方式
5.3 BSG三倍频激光损伤阈值实验条件
5.3.1 测试仪器设备及状态
5.3.2 BSG阈值测试方式
5.4 BSG三倍频激光损伤阈值实验结果及分析
5.4.1 1-on-1测试方式下BSG制备工艺对光栅阈值的影响
5.4.2 1-on-1测试方式下BSG清洗工艺对光栅阈值的影响
5.4.3 Raster Scan测试方式下BSG清洗工艺对光栅阈值的影响
5.5 存在的问题及后续解决方法
5.5.1 BSG激光损伤阈值测试
5.5.2 DHF清洗对BSG效率均匀性的影响
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文主要研究内容
6.2 论文创新之处
6.3 有待进一步研究问题
参考文献
作者攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Laser-induced damage on large-aperture fused silica gratings[J]. 韩伟,黄晚晴,王芳,李恪宇,冯斌,李富全,景峰,郑万国. Chinese Physics B. 2010(10)
[2]神光Ⅱ升级装置终端光学组件的排布设计[J]. 乔战峰,卢兴强,赵东峰,朱宝强. 中国激光. 2008(09)
[3]液体喷射抛光技术研究[J]. 郭培基,方慧,余景池. 激光杂志. 2008(01)
[4]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)
[5]取样光栅镀膜减反技术研究[J]. 刘全,吴建宏. 强激光与粒子束. 2007(01)
[6]光学薄膜激光损伤阈值测试方法的介绍和讨论[J]. 朱耀南. 激光技术. 2006(05)
[7]镀铬基片全息光栅光刻胶掩模槽形参量光谱检测方法[J]. 陈刚,吴建宏,陈新荣,刘全. 中国激光. 2006(06)
[8]KZ-400离子束刻蚀装置的研制[J]. 徐朝银,董晓浩,赵飞云,高飞,徐德权,凤良杰,阎佐健,孙继武. 真空科学与技术学报. 2006(01)
[9]全息离子束刻蚀衍射光栅[J]. 徐向东,洪义麟,傅绍军,王占山. 物理. 2004(05)
[10]光刻胶灰化用于全息离子束刻蚀光栅制作[J]. 徐向东,洪义麟,傅绍军. 真空科学与技术. 2003(05)
博士论文
[1]多层介质膜脉宽压缩光栅的清洗及阈值研究[D]. 陈上碧.中国科学技术大学 2012
[2]磨料水射流抛光技术研究[D]. 李兆泽.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]微结构光学表面纳米/亚纳米尺度超精密加工工艺研究[D]. 丁晓亮.苏州大学 2013
[2]取样光栅制作过程中的铬掩模占宽比测量技术研究[D]. 夏小斌.苏州大学 2012
[3]高功率激光诱导光学元件损伤场效应及阈值测试研究[D]. 张问辉.四川大学 2005
本文编号：3714073
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光束采样光栅
1.2.1 光束采样光栅的性能指标
1.2.2 光束采样光栅的制作方法
1.3 国内外研究现状
1.4 选题意义及论文构成
1.4.1 选题意义
1.4.2 论文构成
第二章 BSG采样效率均匀性分析
2.1 光栅结构参数对衍射效率影响
2.1.1 线密度对衍射效率的影响
2.1.2 槽深和占宽比对衍射效率的影响
2.2 入射光参数对衍射效率影响
2.2.1 偏振态
2.2.2 入射角
2.3 本章小结
第三章 BSG采样效率均匀性提高
3.1 BSG衍射效率检测
3.1.1 基本光路
3.1.2 光源的选择
3.1.3 探测器的选择
3.1.4 测试光斑尺寸的选择
3.1.5 测试的重复性
3.1.6 光栅基底厚度对效率测试的影响
3.1.7 结论
3.2 BSG采样效率均匀性修正
3.2.1 引言
3.2.2 抛光实验装置
3.2.3 抛光方式选择
3.2.4 抛光工艺参数的优化
3.2.5 光栅结构参数对衍射效率变化及抛光深度的影响
3.2.6 抛光对BSG表面粗糙度的影响
3.2.7 抛光对BSG面型的影响
3.2.8 结论
3.3 大尺寸BSG采样效率均匀性修正结果及分析
3.4 本章小结
第四章 BSG污染及清洗
4.1 二次离子质谱分析方法
4.2 BSG制备过程引入污染
4.2.1 全息离子束刻蚀过程引入污染
4.2.2 采样效率均匀性修正过程引入污染
4.3 湿法清洗去除污染
4.3.1 SPM清洗
4.3.2 SC-2清洗
4.3.3 NPM清洗
4.3.4 DHF清洗
4.4 阈值相关元素的污染及去除
4.5 本章小结
第五章 BSG激光损伤阈值
5.1 三倍频激光损伤阈值
5.2 三倍频激光损伤阈值测试方式
5.3 BSG三倍频激光损伤阈值实验条件
5.3.1 测试仪器设备及状态
5.3.2 BSG阈值测试方式
5.4 BSG三倍频激光损伤阈值实验结果及分析
5.4.1 1-on-1测试方式下BSG制备工艺对光栅阈值的影响
5.4.2 1-on-1测试方式下BSG清洗工艺对光栅阈值的影响
5.4.3 Raster Scan测试方式下BSG清洗工艺对光栅阈值的影响
5.5 存在的问题及后续解决方法
5.5.1 BSG激光损伤阈值测试
5.5.2 DHF清洗对BSG效率均匀性的影响
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文主要研究内容
6.2 论文创新之处
6.3 有待进一步研究问题
参考文献
作者攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Laser-induced damage on large-aperture fused silica gratings[J]. 韩伟,黄晚晴,王芳,李恪宇,冯斌,李富全,景峰,郑万国. Chinese Physics B. 2010(10)
[2]神光Ⅱ升级装置终端光学组件的排布设计[J]. 乔战峰,卢兴强,赵东峰,朱宝强. 中国激光. 2008(09)
[3]液体喷射抛光技术研究[J]. 郭培基,方慧,余景池. 激光杂志. 2008(01)
[4]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)
[5]取样光栅镀膜减反技术研究[J]. 刘全,吴建宏. 强激光与粒子束. 2007(01)
[6]光学薄膜激光损伤阈值测试方法的介绍和讨论[J]. 朱耀南. 激光技术. 2006(05)
[7]镀铬基片全息光栅光刻胶掩模槽形参量光谱检测方法[J]. 陈刚,吴建宏,陈新荣,刘全. 中国激光. 2006(06)
[8]KZ-400离子束刻蚀装置的研制[J]. 徐朝银,董晓浩,赵飞云,高飞,徐德权,凤良杰,阎佐健,孙继武. 真空科学与技术学报. 2006(01)
[9]全息离子束刻蚀衍射光栅[J]. 徐向东,洪义麟,傅绍军,王占山. 物理. 2004(05)
[10]光刻胶灰化用于全息离子束刻蚀光栅制作[J]. 徐向东,洪义麟,傅绍军. 真空科学与技术. 2003(05)
博士论文
[1]多层介质膜脉宽压缩光栅的清洗及阈值研究[D]. 陈上碧.中国科学技术大学 2012
[2]磨料水射流抛光技术研究[D]. 李兆泽.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]微结构光学表面纳米/亚纳米尺度超精密加工工艺研究[D]. 丁晓亮.苏州大学 2013
[2]取样光栅制作过程中的铬掩模占宽比测量技术研究[D]. 夏小斌.苏州大学 2012
[3]高功率激光诱导光学元件损伤场效应及阈值测试研究[D]. 张问辉.四川大学 2005
本文编号：3714073
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3714073.html
