一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统及方法，其中，在线去除系统包括控制观察模块与二氧化碳激光加热装置，二氧化碳激光加热装置包括激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪；本发明专利技术通过激光远距离对熔石英光学元件进行逐行扫描加热，利用激光加热的高温去除光学元件表面和内部的高能辐射缺陷，也就是说，本发明专利技术只需要对光学元件短暂的在线热处理即可去除电子态缺陷，恢复光学元件的性能，不需要拆卸和安装、装调光学组件，是一种非接触式的能量束加热方式，不会对光学元件表面产生污染，能提高安装有熔石英光学元件的激光聚变装置和磁约束装置的有效利用率。聚变装置和磁约束装置的有效利用率。聚变装置和磁约束装置的有效利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统及方法


[0001]本专利技术属于光学元件修复
，尤其涉及一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统及方法。

技术介绍

[0002]以熔石英玻璃为代表的耐辐射光学玻璃广泛用于激光聚变、磁约束聚变等高能辐射领域，在这些应用中，光学组件会受到瞬发或持续性的高能射线、粒子辐射。高能射线和粒子辐射，会破坏固体的共价键结构，在玻璃材料表面和内部产生电子态缺陷，实验证明，辐射产生的缺陷逐渐累积，会降低光学元件光学、力学性能，降低激光损伤阈值。辐射产生的微小的缺陷，在强激光加载时，会导致系统运行时产生灾难性的损伤，使元件失效，严重威胁系统运行的安全性和稳定性。
[0003]高能辐射产生的电子态缺陷，当前主要通过离线的退火炉加热退火去除，实验证明，对于熔石英元件，500℃以上才能去除大部分辐射缺陷。退火炉加热退火存在以下问题：
[0004](1)这些熔石英元件都固定在光路系统中，并且尺寸较大，例如激光聚光装置的石英窗口件以及石英屏蔽组件尺寸约半米，退火炉退火需要将光学组件取下，但大尺寸的光学件拆卸和重新装调困难。
[0005](2)激光聚光装置光学件需要高洁净度环境，离线的退火炉退火会影响元件的洁净度，造成元件的二次污染，影响元件光学性能。
[0006](3)运行中的激光聚变、磁约束聚变等大装置，将光学组件取下离线退火必然长时间影响系统的正常运行，减少了装置的有效利用率。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统及方法，能够实现光学元件在线的高温退火，不用拆卸元件、避免二次污染，具有明确的工程意义。
[0008]一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，包括控制观察模块与二氧化碳激光加热装置，其中，二氧化碳激光加热装置包括激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪，且激光加热组件发出的加热激光与指示激光器发出的指示激光共光路；
[0009]所述指示激光器用于在控制观察模块的控制下出射指示激光，所述指示激光用于调整激光加热组件与需要退火处理的光学元件之间的相对位置，使得激光加热组件对准光学元件的中心，其中，所述光学元件为需要退火处理的激光光路中最前端的石英窗口元件或最末端的石英屏蔽元件；
[0010]所述激光加热组件用于在控制观察模块的控制下出射加热激光，对光学元件进行加热；
[0011]所述红外热像仪用于实时监测光学元件的温度，并将温度反馈至控制观察模块；
[0012]所述控制观察模块用于根据温度调节激光加热组件发出的加热激光的功率，使得光学元件上加热区域的温度为退火处理所需温度。
[0013]进一步地，所述激光加热组件包括扫描振镜、扩束镜、二向色镜以及二氧化碳激光器；
[0014]所述二氧化碳激光器用于在控制观察模块的控制下出射加热激光，加热激光透过二向色镜后入射至扩束镜进行扩束，扩束后的加热激光再入射至扫描振镜，由扫描振镜采用扩束后的加热激光对光学元件进行逐行扫描，其中，扫描振镜的逐行扫描路径和逐行扫描速度由控制观察模块根据红外热像仪反馈的温度进行调节。
[0015]进一步地，所述指示激光器发出的指示激光经由二向色镜反射至扩束镜进行扩束，扩束后的指示激光再入射至扫描振镜，由扫描振镜将扩束后的指示激光对准光学元件的中心，实现激光加热组件与光学元件之间的对准。
[0016]进一步地，激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪集成并封装于壳体内部。
[0017]进一步地，退火处理所需温度为500℃
‑
800℃。
[0018]一种光学元件高能辐射缺陷在线去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]S1：将二氧化碳激光加热装置放置于需要退火处理的光学元件的设定邻域范围内；
[0020]S2：通过控制观察模块打开指示光激光器，使得指示激光入射至光学元件的中心，实现激光加热组件与光学元件之间的对准；
[0021]S3：通过控制观察模块打开红外热像仪，并通过红外热像仪实时监测光学元件的温度，然后将温度反馈至控制观察模块；
[0022]S4：通过控制观察模块打开激光加热组件，使得加热激光对光学元件进行加热；
[0023]S5：根据温度调节激光加热组件发出的加热激光的功率，使得光学元件上加热区域的温度为退火处理所需温度；
[0024]S6：加热结束，将二氧化碳激光加热装置搬离。
[0025]有益效果：
[0026]1、本专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，通过激光远距离对熔石英光学元件进行逐行扫描加热，利用激光加热的高温去除光学元件表面和内部的高能辐射缺陷，也就是说，本专利技术只需要对光学元件短暂的在线热处理即可去除电子态缺陷，恢复光学元件的性能，不需要拆卸和安装、装调光学组件，是一种非接触式的能量束加热方式，不会对光学元件表面产生污染，能提高安装有熔石英光学元件的激光聚变装置和磁约束装置的有效利用率。
[0027]2、本专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪集成并封装于壳体内部，具有高集成度、体积小、便于在现场移动和摆放的优点，能够有效实现光学元件在线的高温退火。
[0028]3、本专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，激光加热温度度500℃
‑
800℃远低于熔石英元件的软化点1350℃，不影响元件表面形貌和机械性能。
[0029]4、本专利技术提供一种光学元件高能辐射缺陷在线去除方法，通过激光远距离对熔石英光学元件进行逐行扫描加热，利用激光加热的高温去除光学元件表面和内部的高能辐射缺陷，也就是说，本专利技术只需要对光学元件短暂的在线热处理即可去除电子态缺陷，恢复光学元件的性能，不需要拆卸和安装、装调光学组件，是一种非接触式的能量束加热方式，不会对光学元件表面产生污染，能提高安装有熔石英光学元件的激光聚变装置和磁约束装置
的有效利用率。
附图说明
[0030]图1为本专利技术提供的一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术提供的一种光学元件高能辐射缺陷在线去除方法的流程图。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0033]如图1所示，本专利技术提供的一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，包括控制观察模块与二氧化碳激光加热装置，其中，二氧化碳激光加热装置包括激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪，且激光加热组件发出的加热激光与指示激光器发出的指示激光共光路；激光加热组件包括扫描振镜、扩束镜、二向色镜以及二氧化碳激光器。
[0034]所述指示激光器用于在控制观察模块的控制下出射指示激光，所述指示激光用于调整激光加热组件与需要退火处理的光学元件之间的相对位置，使得激光加热组件对准光学元件的中心，其中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，其特征在于，包括控制观察模块与二氧化碳激光加热装置，其中，二氧化碳激光加热装置包括激光加热组件、指示激光器以及红外热像仪，且激光加热组件发出的加热激光与指示激光器发出的指示激光共光路；所述指示激光器用于在控制观察模块的控制下出射指示激光，所述指示激光用于调整激光加热组件与需要退火处理的光学元件之间的相对位置，使得激光加热组件对准光学元件的中心，其中，所述光学元件为需要退火处理的激光光路中最前端的石英窗口元件或最末端的石英屏蔽元件；所述激光加热组件用于在控制观察模块的控制下出射加热激光，对光学元件进行加热；所述红外热像仪用于实时监测光学元件的温度，并将温度反馈至控制观察模块；所述控制观察模块用于根据温度调节激光加热组件发出的加热激光的功率，使得光学元件上加热区域的温度为退火处理所需温度。2.如权利要求1所述的一种光学元件高能辐射缺陷在线去除系统，其特征在于，所述激光加热组件包括扫描振镜、扩束镜、二向色镜以及二氧化碳激光器；所述二氧化碳激光器用于在控制观察模块的控制下出射加热激光，加热激光透过二向色镜后入射至扩束镜进行扩束，扩束后的加热激光再入射至扫描振镜，由扫描振镜采用扩束后的加热激光对光学元件进行逐行扫描，其中，扫描振镜的逐行扫描路径和逐行扫描速度由控制观察模块根据红外热像仪反馈的温度进行调节。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，刘志超，刘虹君，卓瑾，耿锋，汪圣飞，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：