超强激光科学卓越创新简报

(第四百十五期)

2023年8月8日

上海光机所在激光助力高抗紫外激光损伤熔石英元件制造方面取得进展

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心魏朝阳研究员团队基于CO₂激光的缺陷表征与去除过程，实现了高抗紫外激光损伤熔石英元件制造。相关研究成果发表于Light: Advanced Manufacturing。

　　熔石英元件紫外激光诱导损伤问题严重制约了高功率激光系统的发展。由于目前接触式研抛工艺不可避免得存在加工缺陷，且难以被后处理完全去除，大大降低了熔石英元件使用性能和寿命。

　　研究团队基于微秒脉冲激光低应力均匀烧蚀技术提出了激光层析烧蚀表征亚表面缺陷方法，并将其耦合到材料快速去除过程中，实现了研磨阶段亚表面缺陷的完全去除。之后采用激光保形清洗方法清洗烧蚀表面再沉积污染物，并用激光熔融抛光平滑烧蚀轨迹，实现了熔石英元件的CO₂激光全链路柔性加工。与传统工艺相比，CO₂激光加工链路能有效抑制加工缺陷的引入从而实现更高损伤阈值熔石英元件的制备。该研究提出的基于激光的缺陷表征与去除方法为亚表面缺陷研究与抑制策略制定提供了新的工具，同时也为熔石英元件低缺陷加工提供了新思路。

　　该项工作得到国家重点研发计划项目、上海市扬帆计划、国家自然科学青年基金、上海市自然科学基金、天文联合基金和中国科学院青年创新促进会的支持。

　　原文链接

图1 （a）传统工艺链路；（b）CO₂激光加工链路；（c）三维全口径亚表面缺陷表征方法

图2 传统工艺制备样品（conventional）与CO₂激光加工链路制备样品（laser-based）损伤性能对比：（a）1-on-1损伤概率（355nm，8.3ns）；（b）典型损伤形貌