[實(shí)用新型]一種透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220697762.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202984912U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳周令;陳堅(jiān);吳令奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/00
• 分類號(hào): B23K26/00;B23K26/06;B23K26/42
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)材料激光預(yù)處理領(lǐng)域，具體是一種透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置。

背景技術(shù)

在強(qiáng)激光及其應(yīng)用過(guò)程中，光學(xué)元件的吸收特性、缺陷分布及其抗損傷能力等都是系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的重要因素。在目前的技術(shù)條件下，對(duì)普通工業(yè)應(yīng)用的激光元件及系統(tǒng)，通常都是通過(guò)改進(jìn)光學(xué)元件的加工工藝來(lái)提高光學(xué)元件的光學(xué)性能包括抗激光破壞能力。但是隨著各種應(yīng)用對(duì)激光輸出能量或功率水平要求的提高，僅僅從傳統(tǒng)的加工方法和工藝上來(lái)進(jìn)行改進(jìn)在技術(shù)上已經(jīng)變得越來(lái)越困難，并且成本昂貴。在一些特殊應(yīng)用中，如建立超大型強(qiáng)激光系統(tǒng)并且開(kāi)發(fā)其應(yīng)用，采用傳統(tǒng)的加工方法和工藝已經(jīng)難以滿足技術(shù)要求。

通過(guò)激光預(yù)處理來(lái)提高光學(xué)元件的光學(xué)性能及其激光損傷閾值是一種行之有效的方法。激光預(yù)處理技術(shù)通常是采用功率密度或能量密度略低于光學(xué)元件損傷閾值的激光束（亞閾值激光束）對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行100%覆蓋的輻照處理。?激光預(yù)處理過(guò)程能夠有效清除光學(xué)元件表面的污染和表面、亞表面缺陷，從而提高元件的激光損傷閾值。

一般在激光預(yù)處理過(guò)程中，為了達(dá)到更好的處理效果，需要采用強(qiáng)度依次增加的激光束對(duì)樣品進(jìn)行多次輻照處理，并且根據(jù)具體元件情況要對(duì)初始處理的激光強(qiáng)度以及所有后續(xù)處理的激光強(qiáng)度等進(jìn)行合理的控制。此外，由于在超大型強(qiáng)激光系統(tǒng)中的光學(xué)元件的損傷閾值要求較高，因此對(duì)其進(jìn)行亞閾值激光預(yù)處理需要使用較高的功率或能量密度。這樣一來(lái)，利用普通工業(yè)商用激光器進(jìn)行激光預(yù)處理，通常需要將光束聚焦成比較小的光斑尺寸才能滿足激光亞閾值預(yù)處理所需要的激光功率或能量密度水平。

超大型強(qiáng)激光系統(tǒng)中常用的透明光學(xué)元件主要有熔融石英（Fused?Silica）、KDP晶體等。實(shí)際使用中，為了增加激光的透射率，會(huì)在元件的表面鍍上增透膜。這樣一來(lái)，元件表面污染、薄膜內(nèi)的缺陷、薄膜下的基板表面和亞表面缺陷、基板材料體內(nèi)缺陷等，都是潛在的降低元件激光損傷閾值的因素。因此根據(jù)具體的情況，有時(shí)需要對(duì)表面、亞表面、以及整個(gè)元件的通光體積都進(jìn)行激光預(yù)處理。

由于以上原因，激光預(yù)處理工藝通常既費(fèi)時(shí)又昂貴，特別是對(duì)超大型強(qiáng)激光系統(tǒng)中所需要的光學(xué)元件，由于其光學(xué)口徑相對(duì)很大，激光預(yù)處理技術(shù)相對(duì)更為緩慢和昂貴,變得幾乎不切實(shí)際。

目前可見(jiàn)的文獻(xiàn)報(bào)道和專利中所采用的預(yù)處理方法通常都是把處理激光束聚焦到樣品表面，對(duì)樣品表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描。以一個(gè)口徑0.5米X?0.5米的光學(xué)元件為例，如果預(yù)處理光斑面積為是1毫米X?1毫米，激光器的重復(fù)頻率為10?Hz,?則對(duì)其單表面全覆蓋輻照一次就需費(fèi)時(shí)約7個(gè)小時(shí)。如果工藝要求在5個(gè)不同能量水平進(jìn)行處理，則對(duì)其單表面處理完畢將費(fèi)時(shí)35個(gè)小時(shí)。如果把元件兩個(gè)表面都處理完畢，直接掃描時(shí)間將費(fèi)時(shí)70小時(shí)。這通常還只是僅針對(duì)表面的預(yù)處理過(guò)程。如果要進(jìn)行材料體內(nèi)處理，耗時(shí)將會(huì)更長(zhǎng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置，解決利用激光預(yù)處理技術(shù)提高大口徑光學(xué)元件激光損傷閾值過(guò)程中因?yàn)楹臅r(shí)過(guò)長(zhǎng)而不能滿足實(shí)際使用要求的問(wèn)題，本實(shí)用新型對(duì)激光能量進(jìn)行回收重復(fù)利用，并且同時(shí)對(duì)光學(xué)元件前表面、后表面及體內(nèi)特性進(jìn)行多次輻照的并行處理，從而能夠大幅提高激光預(yù)處理的速度。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置，包括有相對(duì)透明光學(xué)元件表面設(shè)置的激光光源，相對(duì)透明光學(xué)元件表面設(shè)置的一組前反射裝置和相對(duì)透明光學(xué)元件背面設(shè)置的一組后反射裝置。

所述的一組前反射裝置是由多個(gè)前反射子裝置組成，每個(gè)前反射子裝置是由一個(gè)或多個(gè)反射鏡或反射棱鏡組成；所述的一組后反射裝置是由多個(gè)后反射子裝置組成，每個(gè)后反射子裝置是由一個(gè)或多個(gè)反射鏡或反射棱鏡組成。

所述的透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置還包括有依次設(shè)置于激光光源的后端和透明光學(xué)元件表面之間的激光能量調(diào)整控制裝置、激光光束整形處理裝置和光學(xué)分光楔板，光學(xué)分光楔板的第一反射輸出端后設(shè)置有CCD成像系統(tǒng)，其第二反射輸出端后設(shè)置有分光裝置，分光裝置的兩分光輸出端后分別設(shè)置有光電探測(cè)器和激光能量測(cè)量系統(tǒng)。

所述的透明光學(xué)元件的快速激光預(yù)處理裝置還包括有相對(duì)透明光學(xué)元件表面或背面設(shè)置的激光光束吸收裝置。