本发明专利技术属于光学薄膜技术领域，具体地涉及一种光学薄膜强激光提纯改性装置及方法，包括：强激光光源模块，用于产生并输出激光光束；强激光整形匹配扫描模块，用于对激光光源输出的激光光束进行光束整形、聚焦及扫描匹配，将激光光束作用在光学基片的表面；强激光高真空导入融合模块，用于将激光光束导入镀膜机真空腔体内；强激光防护导引模块，用于对基片表面之外的其他区域进行防护；强激光洁净处理模块，用于对光学基片反射及透射的激光束及强激光防护导引模块反射的激光束进行收集。本发明专利技术基于强激光量子吸收气化效应，对薄膜内部进行杂质和缺陷消除，解决了光学薄膜内部因存在杂质与缺陷导致的激光损伤问题。质与缺陷导致的激光损伤问题。质与缺陷导致的激光损伤问题。
【技术实现步骤摘要】
一种光学薄膜强激光提纯改性装置及方法
[0001]本专利技术属于光学薄膜
，具体地涉及一种光学薄膜强激光提纯改性装置及方法。
技术介绍
[0002]光学薄膜是激光技术、光通信/探测/传感、半导体、消费电子等诸多领域核心支撑器件。光学薄膜支撑着激光产生、传输、整形、合成、校正及应用全链条，承载并传输所有的激光能量；同时光学薄膜作为激光系统中的损伤最短板，其抗损伤特性直接决定了激光系统的输出功率等级、输出性能及寿命。当前，随着激光技术向着强激光方向(高功率/大能量)飞速推进，薄膜表面及内部的杂质与缺陷导致的激光损伤已成为强激光应用面临的最大瓶颈问题。杂质与缺陷是光学薄膜中普遍存在且无法避免的问题，杂质主要包括膜料不纯以及成膜环境污染引入的各种金属粒子、碳氢化合物、负离子元素、水分、灰尘等。缺陷主要是在成膜过程中产生的，包括节瘤、孔洞、划痕、裂痕、结疤、应力缺陷、化学计量比缺陷以及电子缺陷等。区别于常规激光，一方面强激光光斑尺寸大，杂质及缺陷落入激光辐照区的几率大幅增加；另一方面强激光应用需求的是大面积光学薄膜，薄膜面积及厚度的增加意味着杂质与缺陷将成倍增加。杂质和缺陷会强烈地吸收激光能量，引起光学薄膜局部热熔融、热喷发、热炸裂、场击穿、等离子体喷发、薄膜材料烧蚀、破坏坑等，使得其损伤阈值大幅下降，远低于薄膜的本征损伤阈值。如对于典型高平均功率强激光应用，激光光斑尺寸达百mm级，覆盖光学薄膜面积可达50
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80％，光学薄膜中吸收性杂质与缺陷点落入激光辐照区的概率极高且无法避开，从而导致现有高平均功率强激光大面薄膜损伤阈值仅数kW/cm2，根本无法满足高平均功率强激光系统需求，已成为当前制约强激光功率持续提升及工程化应用的重大难题之一。
[0003]当前各种薄膜制备方法、制备工艺及后处理技术均难以有效解决杂质与缺陷问题：(1)不同热蒸发方式、离子溅射镀膜方式等均存在杂质与缺陷问题；(2)膜料提纯、环境污染控制、缺陷机理抑制研究等均收效甚微；(3)离子束辅助技术可以显著改善薄膜致密性与结构稳定性，但对薄膜内杂质与缺陷无能为力，甚至还会增加薄膜内部的杂质与缺陷；(4)激光预处理技术仅可以改善薄膜表面，一定程度提升损伤阈值，但无法作用于薄膜杂质与缺陷，效果严重受限。杂质与缺陷问题始终是光学薄膜高端应用面临的最大障碍。特别是对于高平均功率强激光应用，解决薄膜中的杂质与缺陷损伤问题尤为迫切。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种光学薄膜强激光提纯改性装置及方法，以解决现有光学薄膜内部因存在杂质与缺陷导致的激光损伤的问题，有效改善薄膜整体质量。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0006]一种光学薄膜强激光提纯改性装置，包括：
[0007]强激光光源模块，用于产生并输出激光光束；
[0008]强激光整形匹配扫描模块，用于对激光光源输出的激光光束进行光束整形、聚焦及扫描，并将激光光束作用在光学基片的表面；
[0009]强激光高真空导入融合模块，用于将激光光束导入镀膜机真空腔体内，同时保证真空腔体的真空度及洁净度；
[0010]强激光防护导引模块，用于对基片表面之外的其他区域进行防护，防止激光在工件盘上产生污染，同时保证基片表面的洁净；
[0011]强激光洁净处理模块，用于对光学基片反射及透射的激光束及强激光防护导引模块反射的激光束进行收集，防止激光束在真空腔体内多次反射及散射造成污染及对其他器件的损伤风险。
[0012]上述技术方案，可有效的清除及改性光学薄膜内部的杂质与缺陷，避免光学薄膜内部激光损伤，有效的改善了所制备的光学薄膜内部质量。
[0013]进一步的，所述强激光光源模块和所述强激光整形匹配扫描模块均设置在镀膜机真空腔体外；所述强激光高真空导入融合模块设置在镀膜机真空腔体上；所述强激光防护导引模块设置在镀膜机真空腔体内的待镀光学基片周围；所述强激光洁净处理模块设置在镀膜机真空腔体底部及顶部上激光束到达的相应位置。
[0014]进一步的，所述强激光光源为固体/光纤/半导体/气体脉冲/连续激光器。
[0015]进一步的，所述强激光高真空导入融合模块包括真空密封主窗口及防护辅助窗口；所述窗口表面沉积激光增透膜，其结构采用双层/多层玻璃，其中主窗口用来进行真空密封，辅窗口用来对主窗口进行保护，方便安装及替换，防止真空腔体内的污染物对主窗口造成损伤。
[0016]进一步的，所述强激光防护导引模块采用表面沉积有高反膜的石英玻璃，分布在除光学基片表面外的整个激光扫描区域内，并配合工件盘旋转防护，将所有未入射至光学基片表面的激光束反射导引至强激光洁净处理模块。
[0017]进一步的，所述强激光洁净处理模块采用黑体结构，避免产生污染。
[0018]进一步的，所述光学薄膜强激光提纯改性装置，实现激光提纯的方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1、强激光光源模块输出的激光束首先进入强激光整形匹配扫描模块；
[0020]步骤2、从强激光整形匹配扫描模块出射的激光束通过强激光高真空导入融合模块由真空腔体外导入镀膜机真空腔体内部，入射至工件盘上的光学基片表面进行预清洗，将分为反射与透射两束光，反射光及透射光分别被导引进入设置在腔体内相对应位置的强激光洁净处理模块；激光束按着设定的扫描程序覆盖光学镜片的整个表面，强激光在膜料沉积过程中在nm级膜层厚度内进行全覆盖实时原位提纯与改性处理；
[0021]步骤3、薄膜沉积完成后，强激光在真空镀膜环境中再次对制备好的薄膜表面进行清洗。
[0022]进一步的，步骤2中，所述强激光整形匹配扫描模块入射进入的激光束首先扩束准直后，再将激光束聚焦在固定在工件盘上的光学基片表面，形成光斑，以保证在光学基片沉积膜层处的激光能量密度及功率强度达到处理工艺要求。
[0023]进一步的，步骤2中，所述光学基片配合工件盘的旋转同步平移扫描或以图形进行
可编程扫描光学基片表面，以实现光学基片全表面覆盖处理要求。
[0024]进一步的，步骤2中，在光学基片区域之外激光束将入射至强激光防护导引模块上，被完全反射导引进入强激光洁净处理模块，防止激光束直接作用于工件盘上引起的污染。
[0025]本专利技术的技术效果：
[0026]与现有技术相比，本专利技术的一种光学薄膜强激光提纯改性装置及方法，基于强激光量子吸收气化效应，对薄膜内部进行杂质清除、缺陷抑制改性、应力优化、电子缺陷消除，解决了现有光学薄膜内部因存在杂质与缺陷导致的激光损伤的问题。
附图说明
[0027]图1为本专利技术光学薄膜强激光提纯改性装置结构框图。
[0028]图中，1、强激光光源模块；2、强激光整形匹配扫描模块；3、强激光高真空导入融合模块；4、强激光防护导引模块；5、强激光洁净处理模块；6、真空腔体；7、光学基片；8、工件盘。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学薄膜强激光提纯改性装置，其特征在于，包括：强激光光源模块(1)，用于产生并输出激光光束；强激光整形匹配扫描模块(2)，用于对激光光源输出的激光光束进行光束整形、聚焦及扫描，并将激光光束作用在光学基片(7)的表面；强激光高真空导入融合模块(3)，用于将激光光束导入镀膜机真空腔体(6)内，同时保证真空腔体(6)的真空度及洁净度；强激光防护导引模块(4)，用于对基片表面之外的其他区域进行防护，防止激光在工件盘(8)上产生污染，同时保证基片表面的洁净；强激光洁净处理模块(5)，用于对光学基片(7)反射及透射的激光束及强激光防护导引模块(4)反射的激光束进行收集，防止激光束在真空腔体(6)内多次反射及散射造成污染及对其他器件的损伤风险。2.根据权利要求1所述的光学薄膜强激光提纯改性装置，其特征在于，所述强激光光源模块(1)和所述强激光整形匹配扫描模块(2)均设置在镀膜机真空腔体(6)外；所述强激光高真空导入融合模块(3)设置在镀膜机真空腔体(6)上；所述强激光防护导引模块(4)设置在镀膜机真空腔体(6)内的待镀光学基片(7)周围；所述强激光洁净处理模块(5)设置在镀膜机真空腔体(6)底部及顶部上激光束到达的相应位置。3.根据权利要求1所述的光学薄膜强激光提纯改性装置，其特征在于，强激光光源为固体/光纤/半导体/气体脉冲/连续激光器。4.根据权利要求1所述的光学薄膜强激光提纯改性装置，其特征在于，所述强激光高真空导入融合模块(3)包括真空密封主窗口及防护辅助窗口；所述窗口表面沉积激光增透膜，其结构采用双层/多层玻璃。5.根据权利要求1所述的光学薄膜强激光提纯改性装置，其特征在于，所述强激光防护导引模块(4)采用表面沉积有高反膜的石英玻璃，分布在除光学基片(7)表面外的整个激光扫描区...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，寇洋，梁变变，程鹏，彭钦军，
申请(专利权)人：齐鲁中科光物理与工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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