[發(fā)明專利]并行掃描激光預(yù)處理裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310385524.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN103434149A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬平;鄭軼;劉志超;浦云體;王剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都精密光學(xué)工程研究中心
• 主分類號(hào): B29C71/04
• 分類號(hào): B29C71/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)元件處理裝置及方法，尤其是其激光預(yù)處理，屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光學(xué)元件在制作完成后，需要進(jìn)行激光預(yù)處理，目前主要采用小口徑、毫米級(jí)尺寸的激光光斑，通過光柵單點(diǎn)掃描（raster?scan）方式，均勻地對(duì)薄膜元件進(jìn)行照射。由于輻照均勻性和通量提升這兩項(xiàng)因素將影響激光預(yù)處理效果，為了保證一片大口徑光學(xué)元件能夠受到均勻的輻照作用，通常在掃描過程中，光斑間距不能過大，使得兩次輻照之間有一定的重疊部分，以保證掃描無盲區(qū)。同時(shí)，需要采用通量逐步提升的方式，平緩地誘導(dǎo)預(yù)處理效果。這兩項(xiàng)因素導(dǎo)致小口徑預(yù)處理存在耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。舉例來說：采用口徑1mm，重復(fù)頻率10Hz的輻照光斑，處理一片600×600mm口徑的光學(xué)元件。假定光斑步進(jìn)間距為0.5mm，以保證一定的重疊區(qū)域，在這種情況下，單次全口徑處理需要耗時(shí)40小時(shí)，若需要以三種能量進(jìn)行預(yù)處理，以10%、50%、90%損傷閾值進(jìn)行通量提升，則處理一片元件總共需要120小時(shí)，耗時(shí)相當(dāng)顯著。

另外，在高功率激光脈沖作用之下，光學(xué)元件極易發(fā)生損傷，光學(xué)元件的損傷問題成為目前限制大型激光裝置出光能量繼續(xù)提升的瓶頸。提高元件的抗損傷能力可以從改善元件的制備條件和工藝出發(fā)，但是，受限于材料物性機(jī)制、工藝可行性和成本等因素，難度極大；另一條可行之路則是激光預(yù)處理技術(shù)。它采用較低通量的激光束（較之于元件的損傷閾值），對(duì)膜面進(jìn)行輻照，可以提高其抗損傷能力。

在亞閾值光斑的輻照作用之下，元件表面的附著性污染被擊落和分解，同時(shí)被包覆的缺陷也可以被預(yù)引爆和加固，避免其進(jìn)一步增長(zhǎng)；而材料本身所包含的原子離子雜質(zhì)缺陷在激光誘導(dǎo)之下重新結(jié)合，從而使物性趨于穩(wěn)定。

目前可見的文獻(xiàn)報(bào)道和專利中，主要采用單點(diǎn)逐點(diǎn)掃描方式或利用激光束的多次全反射來進(jìn)行掃描。單點(diǎn)逐點(diǎn)掃描方式存在耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。簡(jiǎn)單利用激光束的多次全反射來進(jìn)行掃描可以提高效率，但是該方法無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有掃描點(diǎn)的狀況，掃描過程中一旦在某個(gè)反射點(diǎn)產(chǎn)生破壞，其余反射點(diǎn)的能量將急劇變化，產(chǎn)生輻照不均勻問題，從而導(dǎo)致整個(gè)元件的預(yù)處理不可控，效果無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行并行掃描激光預(yù)處理裝置及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

并行掃描激光預(yù)處理裝置，包括沿激光傳輸方向設(shè)置的激光光源、機(jī)械快門、能量衰減器、光束匯聚系統(tǒng)、分光劈板和合束鏡，還包括光束輪廓儀、激光能量計(jì)、信標(biāo)光源和電動(dòng)位移臺(tái)；光學(xué)元件置于電動(dòng)位移臺(tái)上；裝置與光學(xué)元件之間設(shè)有傾斜鏡陣列，光學(xué)元件前設(shè)置有檢測(cè)相機(jī)。

并行掃描激光預(yù)處理方法，包括以下步驟：

???A．精確調(diào)節(jié)傾斜鏡陣列的俯仰角，控制各光斑在光學(xué)元件反射表面上的位置坐標(biāo)，以此將各光斑排列成規(guī)則分布的組束；組束作為整體以并行方式對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行并行掃描；組束尺寸與檢測(cè)相機(jī)的視場(chǎng)范圍相匹配；

???B．由能量計(jì)和光束輪廓儀測(cè)量脈沖能量和有效面積；

???C．根據(jù)組束尺寸和激光重復(fù)頻率，由電動(dòng)位移臺(tái)調(diào)整光學(xué)元件的位移速度；

???D．根據(jù)檢測(cè)相機(jī)檢測(cè)的損傷坐標(biāo)，計(jì)算光學(xué)元件的輻照盲區(qū)，并記錄；

???E．并行掃描完畢后，采用單光斑方式對(duì)光學(xué)元件的輻照盲區(qū)逐一進(jìn)行填充。

本發(fā)明采用傾斜鏡組合定位方式，對(duì)反射激光進(jìn)行重復(fù)利用和合理排布，以組束并行掃描的方式實(shí)現(xiàn)均勻輻照過程，從而大幅度壓縮預(yù)處理時(shí)間周期，同時(shí)，對(duì)掃描區(qū)域進(jìn)行損傷在線診斷。

本發(fā)明的有益效果是，在重復(fù)利用激光能量提高預(yù)處理效率的同時(shí)，解決了損傷導(dǎo)致的反射輻照不均勻問題，可高速有效提升大口徑光學(xué)元件激光損傷閾值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中掃描方法原理示意圖；

圖3是光學(xué)元件損傷輻照盲區(qū)形成示意圖。

圖4是本發(fā)明中光斑組束并行掃描方式示意圖

圖中零部件及編號(hào)：

1—激光光源，2—機(jī)械快門，3—能量衰減器，4—光束匯聚系統(tǒng)，

5—分光劈板，6—光束輪廓儀，7—激光能量計(jì)，8—信標(biāo)光源，

9—傾斜鏡陣列，10—檢測(cè)相機(jī)，11—光學(xué)元件，12—電動(dòng)位移臺(tái)，

13—合束鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。