為了提高熔石英元件的抗激光損傷能力,采用基于氫氟酸刻蝕的濕法化學(xué)技術(shù)去除元件內(nèi)的激光損傷誘因。利用不同的氫氟酸溶液處理經(jīng)氧化鈰拋光的熔石英元件,并對(duì)元件的刻蝕速率、表面潔凈度、粗糙度、透過(guò)率和激光損傷性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的靜態(tài)刻蝕相比,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的氫氟酸刻蝕溶液中引入能量密度約為0.6 W/cm²的兆聲能量對(duì)元件的溶解速率和激光損傷性能沒(méi)有明顯的提升作用;化學(xué)刻蝕產(chǎn)生的沉積物對(duì)元件表面粗糙度和透過(guò)率均有不利影響,且沉積物比例與所用的刻蝕液成分和濃度密切相關(guān);經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%或12%的純氫氟酸溶液刻蝕(5±1)μm深度后,熔石英元件的激光損傷閾值相比于未刻蝕元件提升了約1.9倍;熔石英元件的激光損傷性能與表面粗糙度和透過(guò)率之間不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,但激光損傷閾值較理想的元件(>20 J/cm²@3ns)往往具有較光滑的表面,即表面粗糙度<2 nm,由此可以確定有利于熔石英元件激光損傷性能的刻蝕條件,并獲得元件表面粗糙度的控制指標(biāo)。

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【部分圖文】：

圖1激光損傷測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

利用三倍頻(3ω)Nd∶YAG激光損傷測(cè)試系統(tǒng)的R∶1和1∶1測(cè)試方式評(píng)價(jià)熔石英元件的激光損傷性能。損傷測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示,入射激光為脈寬10ns,頻率1Hz,束腰直徑約380μm的紫外高斯光束,且光束垂直照射于元件后表面。該損傷測(cè)試系統(tǒng)配備了能量計(jì)用于檢測(cè)實(shí)時(shí)激光能量密度....

圖2不同溶液的刻蝕速率

在靜態(tài)刻蝕與兆聲刻蝕過(guò)程中,使用耐腐蝕的熱傳感器檢測(cè)刻蝕溶液的實(shí)時(shí)溫度,結(jié)果表明,刻蝕溶液溫度始終恒定于(32±2.5)℃。同時(shí),使用電位滴定儀對(duì)刻蝕液的成分與濃度進(jìn)行精確標(biāo)定,測(cè)試結(jié)果表明HF濃度在刻蝕過(guò)程中的變化極其微弱。實(shí)驗(yàn)測(cè)得刻蝕反應(yīng)前E組溶液(12%HF+10%NH4F....

圖3刻蝕元件表面狀況

熔石英元件在5種溶液內(nèi)刻蝕一定的深度后,在強(qiáng)光照射下將呈現(xiàn)不同的表面潔凈度。圖3為元件C2,C4(經(jīng)6%HF+10%NH4F分別刻蝕4.5μm,22.7μm深度)及E4(經(jīng)12%HF+10%NH4F刻蝕22.9μm深度)的表面狀況。元件C2和C4局部表面均覆蓋著一定....

圖4沉積物比例與刻蝕深度的關(guān)系曲線

圖3刻蝕元件表面狀況使用圖像處理軟件ImageJ評(píng)估刻蝕元件表面覆蓋的沉積物比例,部分結(jié)果如圖4所示。C組元件經(jīng)6%HF+10%NH4F溶液刻蝕后,表面沉積物比例隨刻蝕深度的增加而顯著提高。淺刻蝕0.8μm的C1元件表面無(wú)明顯沉積物,隨著刻蝕的繼續(xù),在刻蝕深度分別為4.5....

本文編號(hào)：3993899