《強光元件離子束拋光表面本徵特性演變機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由彭小強擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：強光元件離子束拋光表面本徵特性演變機理研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：彭小強
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在慣性約束聚變裝置等高能雷射系統中，其光學元件除了有幾何精度指標要求，抗強雷射輻照損傷也是其重要服役需求，這給強光元件納米精度製造帶來新的挑戰與內涵。而光學元件製造產生的加工缺陷導致其表面本徵特性改變是雷射損傷的主要誘因，實現強光元件低損傷製造成為制約高功率雷射技術發展的瓶頸。項目通過研究高功率雷射輻照下光學元件表面本徵特性誘導損傷動力學問題，強光元件離子束加工表面本徵特性演變表征，強光元件表面材料離子濺射低損傷去除作用特性等科學問題，揭示污染雜質等缺陷誘導強光光學元件雷射損傷發生、發展規律，強光材料表面離子濺射作用下表面結構、物理特性、雜質缺陷等擾動參數的影響規律，形成強光元件本徵表面離子束清洗拋光方法，提升典型強光元件抗雷射損傷閾值水平，豐富多性能光學元件納米精度製造內涵，為我國重大強雷射工程的實施提供工藝理論和製造技術支持。
結題摘要
在慣性約束聚變裝置等高能雷射系統中，其光學元件除了有幾何精度指標要求，抗強雷射輻照損傷也是其重要服役需求，這給強光元件納米精度製造帶來新的挑戰與內涵。而光學元件製造產生的加工缺陷導致其表面本徵特性改變是雷射損傷的主要誘因，實現強光元件低損傷製造成為制約高功率雷射技術發展的瓶頸。項目圍繞強光光學元件低損傷高閾值表面製造需求，利用離子束拋光技術，針對高功率雷射輻照下光學元件表面本徵特性誘導損傷動力學問題，強光元件離子束加工表面本徵特性演變表征，強光元件表面材料離子濺射低損傷去除作用特性等科學問題，在強光元件離子束拋光的理論和工藝等方面開展相關研究，為實現強光元件製造提供新的方法和途徑。具體的研究內容包括以下幾個方面： (1)研究了離子濺射的數學模型及其作用機理。探討了離子濺射的表面/亞表面低損傷加工特性，研究了材料特性對離子濺射的影響規律，為離子束低損傷加工奠定了理論基礎。 (2)探索了強光元件表面污染雜質誘導雷射損傷的機理，針對熔石英元件製造過程中常見的Ce和Fe污染，使用有限差分法和有限元方法仿真揭示污染雜質等缺陷誘導強光光學元件雷射損傷發生、發展規律，為加工工藝提供理論指導。 (3) 研究了強光元件離子濺射表面本徵特性的演變規律和作用機理。通過研究離子濺射作用下強光元件表面缺陷的形貌演變，離子濺射對表面本徵特性的改變機制，以及本徵特性的表征和評價等問題，解決了表面缺陷的去除和抑制及其對提高抗雷射損傷性能的作用等難題，為強光元件高抗雷射損傷製造工藝提供理論依據。 (4) 探索了強光元件離子濺射清潔製造工藝的最佳化方法。基於強光元件現有後處理工藝的不足，從離子濺射對損傷前軀體的作用規律出發，通過最佳化離子濺射工藝參數，探索HF酸刻蝕與離子濺射清潔工藝聯合抑制表面缺陷的理論和方法，提升了典型強光元件抗雷射損傷閾值水平。
