[发明专利]一种高损伤阈值的激光窗口防结露处理方法

说明书

技术领域

本发明属于光学器件领域，尤其涉及一种高损伤阈值的激光窗口防结露处理方法。

背景技术

激光窗口是激光领域重要的光学器件，其光洁度、面型和损伤阈值等特性直接影响到激光的输出特性。激光窗口的热效应、窗口材料、增透膜等领域的研究是此器件研究领域的焦点。结露是指物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。在激光窗口的应用中，经常会遇到激光窗口两侧介质温差较大的情况，当高温一侧为温度较高的大气时，激光窗片的温度容易达到露点，从而在激光窗片高温一侧的表面结露。而在激光窗口的应用过程中要求窗口表面保持干燥，否则会在短时间内造成其表面膜层甚至是窗口基材的永久性损伤。例如为了实现液体染料激光的高效率运行，典型的激光染料溶液温度约为15摄氏度，当使用环境大气的温度和相对湿度较高时，染料池激光窗口温度较易达到露点。染料池激光窗口暴露在大气中的外表面出现结露现象，将导致激光器或放大器无法正常运行。

一般的镜片防雾技术(又称防结露技术)主要分为无机防雾技术和有机防雾技术。无机防雾技术通常是在玻璃的表面贴一层防雾膜，以达到防结露的目的，根据防结露膜的制作材料，主要分为：PVC-电阻丝防雾膜、PET-电阻丝防雾膜和PET-碳纤维防雾膜。有机防结露技术主要划分为：涂层防结露技术，电热防结露技术和纳米复合防结露技术三种基本类型。

光学元件激光损伤阈值是衡量光学元件抗激光破坏能力的重要指标，公认的标准对损伤的定义是能被规定的损伤诊断装置所观察到，由激光引起的光学元件表面或内部特征永久性变化。一般将损伤阈值定义为发生零损伤概率的最高激光能量密度。以上无机防雾技术和有机防雾技术均存在一个共同的缺陷，暨应用以上防结露技术将降低原有激光原件的激光损伤阈值。而一般高损伤阈值的激光窗口的损伤阈值应达到10J/cm²量级，因此以上防结露技术无法在激光窗口技术领域获得应用。

因此，发明一种高损伤阈值的激光窗口的防结露处理方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种高损伤阈值的激光窗口防结露处理方法，其特征在于：

该方法未采用任何与防结露相关的薄膜技术，因此激光窗口损伤阈值不会受到防雾膜低损伤阈值的影响。利用双窗片夹持绝热复合密封圈的结构，解决了激光窗口的结露问题。同时该种激光窗口处理方法操作简单，可降低了激光系统的制造和运行成本。

该发明中所使用的复合密封圈由两个导热密封圈中间夹持一个绝热密封圈而成，形成一个类似于三明治的结构。根据实际应用场合的不同可以选择单导热密封圈或无导热密封圈的结构，但在所有应用场合中，复合密封圈必须包含绝热密封圈部分。

两个导热密封圈分别组成复合密封圈的高温端和低温端。高温端激光窗片和低温端激光窗片分别粘接于复合密封圈的高温端和低温端，两个激光窗片与复合密封圈共同形成对外的密封结构。在使用时，高温端激光窗片及高温端导热密封圈与高温环境相接触，低温端激光窗片及低温端导热密封圈与低温环境相接触。在实际应用中如果整个防结露窗口位于高温端，仅有低温端窗片的外表面与低温区域接触，则需去除低温端的导热密封圈，低温端窗片直接和绝热密封圈粘接；如果整个防结露窗口位于低温端，仅有高温端窗片的外表面与高温区域接触，则可需除高温端的导热密封圈，高温端窗片直接和绝热密封圈粘接。在需要时，导热密封圈可外接导热片，以使其温度更接近所处的环境温度。

在制造工艺上，保证在防结露激光窗口内部形成真空间隙或由干燥气体组成的空气隙。真空间隙可以避免气体的对流，从而实现隔热，更可以完全避免窗口真空间隙内的结露现象。空气隙内填充的干燥气体中，水分子含量很低，较难达到露点，并且干燥气体的导热系数很低，可以使两个独立的窗片保持相对较大的温差。空气隙和真空间隙均可以使两个独立窗片保持或接近各自外侧介质的温度从而起到避免结露的作用。空气隙的结构更适用于窗片较薄、通光孔径较大或对激光窗口面型有较高要求的应用场合，此结构可根据外压的强度，内部填充压力适当的干燥气体，可避免由于内外压强差过大所造成的窗片变形。真空间隙的结构适用于窗片较厚、通光孔径较小、窗口两侧温差较大的应用场合。导热密封圈及与其连接的导热板能够使激光窗片粘接面的温度更接近暴露面的温度，可减小由单窗片两表面温度差异所导致的窗片形变。

本发明具有以下优点：

1、本方法在不影响激光窗口的高损伤阈值特性的同时使激光窗口具备了防结露性能。

2、此方法除可应用于需要高损伤阈值的激光窗口领域外，也可应用于普通光学窗口领域。