光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法制造方法及图纸

一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法，装置包括三维移动控制台、角度调整台、元件夹具、元件清洗槽、超声清洗槽、暗场成像CCD相机组件、刻蚀围栏制作器、第一平移控制台、第二平移控制台、监控CCD、挡光板、显示控制处理系统和塑料毛细管。暗场成像CCD相机组件包括CCD相机、相机镜头和LED环形光源。显示控制处理系统为计算机。通过先在光学元件上制作刻蚀围栏，然后采用塑料毛细管投递高浓度HF对损伤点进行刻蚀。本发明专利技术可以用于对各种尺寸光学元件表面损伤的损伤增长的抑制，以提升其抗激光损伤的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学材料与光学元件
，具体是一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法。
技术介绍
熔石英是一种非常重要的光学元件，广泛应用于高功率固体激光系统中。系统中用到各类大小口径的高精度光学元件的数量达上万件。其中，作为透镜、窗口、反射镜、偏振片和光栅材料的熔石英光学元件占据相当大的比例。虽然随着研磨、抛光技术的不断改进和提高，已大幅度提升熔石英光学元件表面质量。但是，元件在高通量激光辐照下，表面仍然会产生初始损伤点，而且在后续激光的连续辐照下，损伤尺寸会呈指数式增长，以致发生灾难性的破坏，严重影响光束传输质量和光学元件使用寿命。因此，损伤修复或损伤增长的抑制具有非常重要的工程意义和经济价值。为有效地提升熔石英光学元件的负载能力，延长熔石英光学元件使用寿命。目前国内外报道的处理手段主要包括：等离子体刻蚀、二氧化碳激光定点局域或者全口径扫描修复和氢氟酸刻蚀。等离子体刻蚀方法会在处理过程中通入四氟化碳气体，这样会残留氟离子，从而污染熔石英光学元件(参见M.Kozlowski,S.Demos,Z-LWu,等,“3ωDamage:GrowthMitigation”,report,UCRL-ID-142773)；二氧化碳激光定点局域或全口径扫描熔石英光学元件表面损伤后会形成较大的残余应力(Y.Jiang,X.Xiang,C.M.Liu，等，“Effectofresidualstressonlaser-induceddamagecharacterizationofmitigateddamagesitesinfusedsilica”，JournalofNon-CrystallineSolids，2015，410:88-95)，且影响熔石英光学元件的光传输特性(参见白阳，张丽娟，廖威，等，“熔石英损伤修复坑下游光场调制的数值模拟与实验研究”，物理学报，2016，65(2)：024205)。多次作用还可能形成气泡(参见G.Guss,I.Bassa,V.Draggoo，等，Mitigationofgrowthoflaserinitiatedsurfacedamageinfusedsilicausinga4.6μmwavelengthlaser，SPIE，2007，6403：64030M)和烧蚀(参见Y.Jiang,X.Xiang,C.M.Liu，等，TwolocalizedCO2lasertreatmentmethodsformitigationofUVdamagegrowthinfusedsilica，Chin.Phys.B，2012，21(6)：064219)，以致修复区域在后续激光辐照下可能再次引发损伤。氢氟酸定点刻蚀损伤部分，可以有效地抑制损伤增长，但仅针对横向尺寸小于20微米的损伤点，且只针对直径为5厘米小口径光学元件上的损伤点(参见L.W.Hrubesh,M.A.Norton,W.A.Molander,等，“ChemicalEtchEffectsonLaser-InducedSurfaceDamageGrowthinFusedSilica”，SPIE，2001，4347：553-559)，还不能满足目前的实际需求。即使对于小口径元件上大于20微米的损伤点进行刻蚀，刻蚀后也必须借助二氧化碳激光的二次处理(参见Y.Jiang，X.D.Yuan，S.B.He，等。“Mitigationofsurfacedamagegrowthbyhydrofluoricacidetchingcombinedwithcarbondioxidelasertreatment”，OpticalEngineering，2012，51(8),08430,)，导致应力等问题，同时因没有相应的保护措施，刻蚀会造成对元件表面的污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置和抑制方法。该装置和方法可以用于对各种尺寸光学元件表面损伤增长的抑制，避免元件表面在刻蚀过程中造成的污染，以达提升光学元件抗激光损伤的能力，延长光学元件的使用寿命的目的。为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案如下：一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置，其特点在于，该装置包括：三维移动控制台、角度调整台、元件夹具、元件清洗槽、超声清洗槽、暗场成像CCD相机组件、刻蚀围栏制作器、第一平移控制台、第二平移控制台、监控CCD、挡光板、显示控制处理系统和带刻度的塑料毛细管：所述的角度调整台固定在所述的三维移动控制台上，所述的元件夹具固定在所述的角度调整台上，所述的元件夹具供光学元件的夹持和固定，在所述的元件夹具的上方设置所述的第二平移控制台，在该第二平移控制台上分别设置所述的暗场成像CCD相机组件和第一平移控制台，在所述的第一平移控制台上设置所述的刻蚀围栏制作器，在所述的第一平移控制台的一侧向所述的刻蚀围栏制作器设置所述的监控CCD，在所述的元件夹具的下方设置所述的元件清洗槽和超声清洗槽，在所述的元件夹具和所述的元件清洗槽和超声清洗槽之间还有可移动的挡光板，所述的暗场成像CCD相机组件、刻蚀围栏制作器和监控CCD的输出端与所述的显示控制处理系统的输入端相连，所述的显示控制处理系统的输出端分别与所述的三维移动控制台、角度调整台、刻蚀围栏制作器、第一平移控制台、第二平移控制台的控制端相连。所述的暗场成像CCD相机组件包括CCD相机、相机镜头和LED环形光源，所述的LED环形光源用于提供暗场成像时的照明光源，所述的相机镜头用于将光学元件表面成像到CCD相机的感光面。所述的显示控制处理系统为计算机。所述的刻蚀围栏制作器由活塞、唧筒和置于所述的唧筒内的硅脂构成。所述的挡光板为表面粗糙的全黑色挡板。利用上述装置抑制光学损伤元件损伤增长的方法，该方法包括以下步骤：1)将待处理的光学元件安装到所述的元件夹具上；2)所述的显示控制处理系统驱动所述的三维移动控制台并调整所述的角度调整台的角度，将所述的光学元件移动至所述的元件清洗槽中，采用去离子水对光学元件前后表面进行漂洗和喷淋，清洗后采用无水乙醇进行脱水处理；3)所述的显示控制处理系统驱动所述的第二平移控制台，将所述的暗场成像CCD相机组件移动至第二平移控制台的工作原点位置；驱动所述的三维移动控制台并调整角度调整台的角度，将所述的光学元件移动至暗场成像CCD相机组件前，调整所述的元件夹具使所述的元件夹具的工作原点与所述的第二平移控制台的工作原点同轴，微调所述的三维移动控制台，使所述的光学元件的上表面处于所述的暗场成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置，其特征在于，该装置包括：三维移动控制台(1)、角度调整台(2)、元件夹具(3)、元件清洗槽(4)、超声清洗槽(5)、暗场成像CCD相机组件(6)、刻蚀围栏制作器(7)、第一平移控制台(8)、第二平移控制台(9)、监控CCD(10)、挡光板(11)、显示控制处理系统(12)和带刻度的塑料毛细管：所述的角度调整台(2)固定在所述的三维移动控制台(1)上，所述的元件夹具(3)固定在所述的角度调整台(2)上，所述的元件夹具(3)供光学元件(13)的夹持和固定，在所述的元件夹具(3)的上方设置所述的第二平移控制台(9)，在该第二平移控制台(9)上分别设置所述的暗场成像CCD相机组件(6)和第一平移控制台(8)，在所述的第一平移控制台(8)上设置所述的刻蚀围栏制作器(7)，在所述的第一平移控制台(8)的一侧向所述的刻蚀围栏制作器(7)设置所述的监控CCD(10)，在所述的元件夹具(3)的下方设置所述的元件清洗槽(4)和超声清洗槽(5)，在所述的元件夹具(3)和所述的元件清洗槽(4)和超声清洗槽(5)之间还有可移动的挡光板(11)，所述的暗场成像CCD相机组件(6)的输出端、刻蚀围栏制作器(7)的输出端和监控CCD(10)的输出端与所述的显示控制处理系统(12)的输入端相连，所述的显示控制处理系统(12)的输出端分别与所述的三维移动控制台(1)的控制端、角度调整台(2)的控制端、刻蚀围栏制作器(7)的控制端、第一平移控制台(8)的控制端、第二平移控制台(9)的控制端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种光学损伤元件损伤增长的抑制装置，其特征在于，该装置包括：三维移动控制台(1)、角度调整台(2)、元件夹具(3)、元件清洗槽(4)、超声清洗槽(5)、暗场成像CCD相机组件(6)、刻蚀围栏制作器(7)、第一平移控制台(8)、第二平移控制台(9)、监控CCD(10)、挡光板(11)、显示控制处理系统(12)和带刻度的塑料毛细管：
所述的角度调整台(2)固定在所述的三维移动控制台(1)上，所述的元件夹具(3)固定在所述的角度调整台(2)上，所述的元件夹具(3)供光学元件(13)的夹持和固定，在所述的元件夹具(3)的上方设置所述的第二平移控制台(9)，在该第二平移控制台(9)上分别设置所述的暗场成像CCD相机组件(6)和第一平移控制台(8)，在所述的第一平移控制台(8)上设置所述的刻蚀围栏制作器(7)，在所述的第一平移控制台(8)的一侧向所述的刻蚀围栏制作器(7)设置所述的监控CCD(10)，在所述的元件夹具(3)的下方设置所述的元件清洗槽(4)和超声清洗槽(5)，在所述的元件夹具(3)和所述的元件清洗槽(4)和超声清洗槽(5)之间还有可移动的挡光板(11)，所述的暗场成像CCD相机组件(6)的输出端、刻蚀围栏制作器(7)的输出端和监控CCD(10)的输出端与所述的显示控制处理系统(12)的输入端相连，所述的显示控制处理系统(12)的输出端分别与所述的三维移动控制台(1)的控制端、角度调整台(2)的控制端、刻蚀围栏制作器(7)的控制端、第一平移控制台(8)的控制端、第二平移控制台(9)的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，所述的暗场成像CCD相机组件(6)包括CCD相机、相机镜头和LED环形光源，所述的LED环形光源用于提供暗场成像时的照明光源，所述的相机镜头用于将光学元件表面成像到CCD相机的感光面。
3.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，所述的显示控制处理系统(12)为计算机。
4.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，所述的刻蚀围栏制作器(7)由活塞(14)、唧筒(15)和置于所述的唧筒(15)内的硅脂(16)构成。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的挡光板(11)为表面粗糙的全黑色挡板。
6.利用权利要求1所述的装置抑制光学损伤元件损伤增长的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待处理的光学元件(13)安装到所述的元件夹具(3)上；
2)所述的显示控制处理系统(12)驱动所述的三维移动控制台(1)并调整所述的角度调整台(2)的角度，将所述的光学元件(13)移动至所述的元件清洗槽(4)中，采用去离子水对光学元件(13)前后表面进行漂洗和喷淋，清洗后采用无水乙醇进行脱水处理；
3)所述的显示控制处理系统(12)驱动所述的第二平移控制台(9)，将所述的暗场成像CCD相机组件(6)移动至第二平移控制台(9)的工作原点位置；驱动所述的三维移动控制台(1)并调整角度调整台(2)的角度，将所述的光学元件(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋勇，杨永佳，王慧丽，邱荣，周强，高翔，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51