| 【中文题名】 | 亚表面缺陷诱导损伤的机理与实验技术研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 光学工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-10-21 |
| 【中关键词】 | 亚表面缺陷,熔石英,划痕,再沉积层,杂质,损伤阈值 |
| 【英关键词】 | Subsurface Damage,Fused Silica,scratch,redeposition layer,defects,LIDT,FDTD,electromagnetic field,wet etch,stylus profilometer,AFM,MRF,hybrid manufacturing, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>光学仪器>物理光学仪器>激光仪器 |
| 【论文摘要】 | 随着大型固体激光系统能量密度逐渐提高,光学元件抗损伤能力低已经成为阻碍增大输出能量的重要原因,而亚表面缺陷是诱导激光损伤的重要原因之一。针对该项研究,主要有三方面的问题需要解决。首先,亚表面缺陷的样貌、诱导损伤的机理及相关参数,是更加深入的问题,必须进行定量的研究。其次,从生产工艺上说,如果能够找到新的工艺减少亚表面缺陷,势必提高光学元件的抗损伤能力。最后,从最终目标,即提高元件激光损伤阈值来说,采用新工艺是否能够去除亚表面层的裂纹与杂质等缺陷以提高光学元件的损伤阈值,使这些工艺能够广泛应用于神光Ⅲ大口径光学元件的生产,必须得到确实的验证,故必须测试具体的损伤样貌。
在硕士研究生期间,基于以上三个问题,我们就熔石英亚表面缺陷诱导损伤的机理从理论和实验验证上进行了探讨,课题期间进行的工作及主要获得的成果包括:
一、在国际针对亚表面缺陷已经获得的成果基础上,开展了理论模拟技术研究。参考了LLNL采用时域有限差分(FDTD)法对杂质的计算流程,设计了熔石英内划痕与再沉积层杂质的缺陷模型,使用FDTD计算方法讨论了缺陷对激光电磁场的调制作用,从理论上研究缺陷参数对诱导损伤的作用。计算结果表明,... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
8-13 |
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1.1 论文课题背景 |
8-10 |
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1.2 国内外研究现状 |
10-11 |
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1.3 该课题工作的意义 |
11 |
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1.4 课题期间相关工作 |
11-13 |
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第二章 亚表面缺陷诱导损伤基础模型 |
13-29 |
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2.1 激光损伤的定义 |
13 |
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2.2 损伤机理 |
13-19 |
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2.2.1 热效应 |
13-16 |
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2.2.2 自聚焦效应 |
16-19 |
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2.3 亚表面缺陷的产生及性状 |
19-21 |
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2.4 亚表面缺陷及损伤检测方法 |
21-22 |
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2.5 亚表面缺陷诱导损伤机制 |
22-23 |
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2.6 提高光学元件损伤阈值的方法 |
23-29 |
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2.6.1 HF酸酸蚀法 |
24-27 |
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2.6.2 预处理 |
27-29 |
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第三章 针对缺陷模型的FDTD法数值计算研究 |
29-43 |
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3.1 LLNL的计算模型及成果 |
29-31 |
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3.2 时域有限差分(FDTD)法介绍 |
31-32 |
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3.3 针对熔石英亚表面缺陷的计算结果 |
32-42 |
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3.3.1 二维模型 |
32-38 |
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3.3.2 三维模型 |
38-42 |
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3.4 结论 |
42-43 |
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第四章 亚表面定量检测技术 |
43-47 |
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4.1 缺陷形貌 |
43-44 |
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4.2 缺陷参数定量研究 |
44-46 |
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4.3 结论 |
46-47 |
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第五章 HF酸刻蚀以减少亚表面裂纹玵缺陷的研究 |
47-57 |
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5.1 该研究的实际意义 |
47 |
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5.2 亚表面缺陷观测结果 |
47-50 |
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5.3 酸蚀法减少亚表面缺陷的实验探索 |
50-54 |
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5.4 HF刻蚀对元件表面影响的实验研究 |
54-55 |
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5.5 结论 |
55-57 |
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第六章 磁流体加酸蚀抑制再沉积层缺陷的研究 |
57-63 |
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6.1 引入新工艺的重要意义 |
57 |
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6.2 磁流体加工工艺(MRF) |
57-59 |
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6.3 HF酸蚀与MRF混合提高元件损伤阈值的实验 |
59-62 |
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6.4 结论 |
62-63 |
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第七章 工作总结 |
63-64 |
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致谢 |
64-65 |
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参考文献 |
65-71 |
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附录 |
71-75 |
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FDTD 二维模式下的公式推导 |
71-73 |
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FDTD 三维模式下的公式推导 |
73-75 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.94869 |
