《強光光學元件零缺陷加工理論及關鍵工藝研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由關朝亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：強光光學元件零缺陷加工理論及關鍵工藝研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：關朝亮
- 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
高通量條件下光學元件不發生雷射損傷而穩定運行是雷射核聚變系統點火成功的關鍵。熔石英光學元件大量套用在雷射核聚變系統，材料本徵雷射損傷閾值約為150J/cm^2，但實際加工元件僅為2J/cm^2。美國政府調查表明，加工引入缺陷而導致閾值下降是國家點火裝置面臨的三大挑戰之一。材料脆性和塑性去除產生的裂紋、劃痕是致命缺陷，若不能有效抑制或去除將嚴重製約閾值的提高。項目針對熔石英材料創新提出彈性域去除加工方法：引入增強化學反應提高矽氧鍵能弱化效率，發明動壓浮動拋光裝置實現彈性域去除，革新拋光碟結構實現化學反應與彈性域去除一體化。由於去除過程不引起材料脆性和塑性變化，故有望實現零缺陷加工。主要探索弱化矽氧鍵能的化學機制、彈性域材料去除的基本條件以及原有缺陷的演變規律等科學問題。通過創新彈性域去除工藝理論與方法，實現零缺陷加工，最佳化現行工藝流程，滿足雷射核聚變系統8J/cm^2的雷射損傷閾值設計要求。
結題摘要
高通量條件下光學元件不發生雷射損傷而穩定運行是雷射核聚變系統點火成功的關鍵。熔石英光學元件大量套用在雷射核聚變系統，材料本徵雷射損傷閾值約為150J/cm^2，但實際加工元件僅為 2J/cm^2。美國政府調查表明，加工引入缺陷而導致閾值下降是國家點火裝置面臨的三大挑戰之一。 材料脆性和塑性去除產生的裂紋、 劃痕是致命缺陷，若不能有效抑制或去除將嚴重製約閾值的提高。項目深入探討了界面化學吸附以及過程中光學元件表層原子鍵能弱化的規律，彈性域去除的臨界條件；詳細設計了流體動壓超光滑加工裝置實現光學材料彈性域去除；重點研究了加工過程中材料去除特性、 加工工藝最佳化以及材料的可加工性等關鍵問題。針對不同套用需求，開展加工實驗。實驗結果表明流體動壓超光滑加工具有明顯的表面質量提升能力：加工表面粗糙度 Rms 已經接近 0.1nm 的原子級超光滑水平；流體動壓超光滑加工對低頻面形精度具有優良的保持性能，對中高頻表面粗糙度具有明顯的抑制能力；加工表面粗糙度降低、 表面損傷減少，損傷閾值明顯提高。
