[发明专利]一种基于激光冲击波提高光学元件力学性能的后处理方法有效

专利信息
申请号: 201710092401.8 申请日: 2017-02-20
公开(公告)号: CN106903424B 公开(公告)日: 2018-05-29
发明(设计)人: 刘文文;曹宇;张健;朱德华 申请(专利权)人: 温州大学激光与光电智能制造研究院
主分类号: B23K26/00 分类号: B23K26/00;B23K26/352
代理公司: 北京中北知识产权代理有限公司 11253 代理人: 段秋玲
地址: 325000 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 力学性能 激光冲击波 抗激光损伤 后处理 薄膜元件 光学薄膜元件 光学元件 激光能量 附着力 膜层结合力 残余应力 力学特性 实验样品 影响规律 有效手段 高功率 递增 优化
【说明书】:

发明提供了一种基于激光冲击波提高光学元件力学性能的后处理方法,以未进行激光冲击波后处理时薄膜元件的力学特性R0、A0、B0、H0和抗激光损伤能力F0、G0为基准,分别获得E0、Em和ΔE对S次激光冲击波处理后样品力学性能RS、AS、BS、HS和抗激光损伤能力FS、GS的影响规律;根据力学性能和抗激光损伤能力的提升情况,对初始激光能量E0、能量递增梯度ΔE和最大激光能量Em进行优化,当薄膜元件力学性能和抗激光损伤能力不再提升,且满足实验样品的要求时,停止循环,完成薄膜元件力学性能后处理。本发明实现了对高功率光学薄膜元件力学性能的改善,解决了光学薄膜元件附着力、膜层结合力、残余应力等力学性能目前缺乏有效手段控制的难题。

技术领域

本发明属于光学薄膜元件后处理技术领域,具体涉及一种利用激光冲击波技术提高光学薄膜元件力学性能的后处理方法。

背景技术

现代高功率激光技术的发展,特别是大口径系统的发展,对光学薄膜元件性能提出了越来越苛刻的要求,要求其具有高光性精度、高力学性能、高损伤阈值和高精度面形控制,将直接影响到大口径精密光学系统的功能实现和系统长时间运行的稳定性。影响光学薄膜各方面性能的因素有很多,包括薄膜自身特性、薄膜制备工艺以及激光参数等。

光学薄膜元件由于其特殊的高、低折射率材料交替沉积在光学玻璃基底上的多层结构,特别是在高激光损伤阈值薄膜研究领域最常用的电子束蒸发镀制的光学薄膜元件,相比体材料,存在基底与膜层之间的附着力、膜层与膜层之间结合力较弱的问题。而如果薄膜元件由缺陷诱导产生的激光损伤伴随着膜层剥落,在后续激光脉冲辐照下,损伤会迅速生长,发生灾难性破坏,严重影响系统运行稳定性。同时,由于薄膜元件材料间的应变不匹配造成的残余应力和面形精度的影响,同样对元件的性能和系统稳定性有着巨大的影响,因此必须对薄膜残余应力进行严格的控制。现阶段纯粹依赖改进制备工艺、优化膜系设计、发展新型镀膜材料等手段改进薄膜上述力学性能的代价是高昂的,为了进一步提高薄膜元件的性能,国内外的研究人员提出了后处理技术。

各种后处理技术,采用不同的工艺参数、后处理方式,针对不同的膜系材料和结构,可以获得不同方面的薄膜性能改善。目前常用的后处理手段包括:离子后处理、热处理和激光预处理。离子后处理,是薄膜在制备完成后,采用低能离子对其进行轰击以清除薄膜表面原有或粘附的结合较弱的表面显微缺陷,提高薄膜损伤阈值。目前工艺最成熟,效果最佳的激光预处理是通过激光辐照去除多层介质膜中低阈值的节瘤缺陷来提高薄膜的抗激光损伤能力。热处理也就是退火,目前虽然主要应用在释放薄膜残余应力和改善面形等方面,但是可重复性差,对不同材料、不同镀膜参数、不同类型的薄膜元件需要的热处理工艺参数不同,改善程度同样不同,故实际应用中存在难以控制等问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足,提供了一种基于激光冲击波提高光学元件力学性能的后处理方法。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种基于激光冲击波提高光学元件力学性能的后处理方法,包括如下步骤:

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