大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法与流程

本发明涉及激光，尤其是一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法。

背景技术：

1、节瘤缺陷是光学介质薄膜制备过程出现的一种典型的包裹物微缺陷，它通常是由于各种原因产生的杂质种子在薄膜沉积时而形成的一种大小在微米量级的冠状包裹物缺陷。节瘤缺陷所在处的膜层界面不连续，会对光场产生调制作用，增大了局部场强，同时节瘤缺陷还会作为吸收强区，会吸收额外的激光能量，导致节瘤缺陷处成为薄膜损伤的薄弱环节。节瘤缺陷是薄膜在激光辐照时发生损坏的重要诱因，被很多研究者认为是对薄膜激光损伤影响较大的一种微缺陷。

2、为了提高光学介质薄膜的激光损伤阈值，需要控制薄膜中节瘤缺陷的分布，尽量减少薄膜中节瘤缺陷的含量或者避免薄膜中出现节瘤缺陷。在薄膜制备过程中严格控制环境洁净度，减少杂质种子混入正在沉积的薄膜中，可以有效减少薄膜中节瘤缺陷的分布密度，但这种处理方法并不能完全避免薄膜中节瘤缺陷的存在，剩余的节瘤缺陷仍然是激光辐照时导致薄膜破坏的引爆点。因此，在介质薄膜制备完成后，还需要对薄膜内剩余的节瘤缺陷进行进一步后处理，以消除节瘤缺陷导致的薄膜损伤风险。目前，亚阈值能量的激光辐照薄膜的激光预处理方法被认为是一种有效去除节瘤缺陷，提高薄膜激光损伤阈值的后处理方法。其原理主要是，在激光辐照下，节瘤缺陷吸收光能后迅速膨胀，导致局域的应力集中，当应力累积达到一定时，节瘤缺陷将从薄膜中迸出以产生应力释放。节瘤被去除，在薄膜中留下针孔缺陷。当更高能量激光进行辐照时，这些针孔缺陷不会再发展，从而薄膜的激光损伤阈值得到提高。但是这类激光预处理方法仍然存在不足之处：其不能精准的作用在节瘤缺陷处，在消除节瘤缺陷的同时，也会对正常的膜层造成影响，同时作用过程中缺乏有效的反馈机制，导致工艺参数选取不稳定且多依赖人工经验，这也导致了激光预处理方法的效果稳定性较差、工艺迁移性不好以及效率较低等缺陷。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述现有激光预处理方法在介质薄膜节瘤缺陷后处理上存在的不足，本发明提出了一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法，利用飞秒激光焦斑小、热影响区小的特点在光学摄像头的辅助下实时对局部区域的节瘤缺陷实行精确的去除。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置，所述装置包括：紫外泵浦激光器、聚焦透镜、飞秒激光器、扫描振镜、扫描场镜、中心带孔反射镜、观测相机、电动位移平台、控制计算机。

4、另一方面，本发明还提供了一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，包括以下步骤：

5、s1，确定中心带孔反射镜的中心孔洞特征尺寸；

6、s2，对光学介质薄膜样品进行清洁；

7、s3，对光学介质薄膜样品所在的光路进行调节；

8、s4，对节瘤缺陷进行定位和标识，并对节瘤缺陷做后处理。

9、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

10、与现有技术相比，本发明提供的大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法，利用飞秒激光焦斑小、热影响区小的特点，并在光学摄像头的辅助下实时对局部区域的节瘤缺陷实行精确的去除；其次本发明改进的激光后处理方案能够自动识别并准确定位节瘤缺陷，实现节瘤缺陷的快速去除，并降低后处理过程对缺陷周边正常膜层的影响，同时减少了人工干预，提高了自动化程度，有效提高光学介质薄膜节瘤缺陷的后处理效率。

技术特征：

1.一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置，其特征在于，所述装置包括：紫外泵浦激光器(1)、聚焦透镜(2)、飞秒激光器(3)、扫描振镜(4)、扫描场镜(5)、中心带孔反射镜(6)、观测相机(7)、电动位移平台(8)、控制计算机(9)。

2.根据权利要求1所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置，其特征在于，所述紫外泵浦激光器(1)用于提供紫外泵浦激光束；所述聚焦透镜(2)用于汇聚紫外泵浦激光束；所述飞秒激光器(3)用于提供飞秒激光束；所述扫描振镜(4)用于控制飞秒激光束在观测相机(7)的视场区域内的移动定位；所述扫描场镜(5)用于汇聚飞秒激光束；所述中心带孔反射镜(6)用于耦合紫外泵浦激光束和飞秒激光束；所述观测相机(7)用于对视场内进行观测和对图像进行采集，并将采集的图像传输至控制计算机(9)；所述电动位移平台(8)用于承载光学介质薄膜样品(10)、以及用于将视场外区域向视场内移动；所述控制计算机(9)用于控制所述激光后处理装置按照预设程序开展光学介质薄膜节瘤缺陷后处理操作。

3.根据权利要求2所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置，其特征在于，所述所述紫外泵浦激光器(1)为连续激光器或脉冲激光器。

4.一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，所述方法包括：

5.如权利要求4所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1-3中任一所述大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置实现的。

6.如权利要求5所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，所述步骤s1是根据紫外泵浦激光束聚焦焦距f1、紫外泵浦激光束焦斑直径ω1、飞秒激光束聚焦焦距f2、飞秒激光束焦斑直径ω2、中心带孔反射镜(6)到光学介质薄膜样品(10)的距离l，确定中心带孔反射镜(6)的中心孔洞的特征尺寸d，具体计算公式如下式(1)：

7.如权利要求6所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，步骤s3中的对光学介质薄膜样品(10)所在的光路进行调节包括：

8.如权利要求7所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，步骤s4包括：

9.如权利要求8所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，步骤s404还包括：

10.如权利要求9所述的一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理方法，其特征在于，所述方法是通过控制计算机(9)的自动控制操作实现的。

技术总结
本发明公开了一种大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法，涉及激光技术领域。所述大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置包括：紫外泵浦激光器、聚焦透镜、飞秒激光器、扫描振镜、扫描场镜、中心带孔反射镜、观测相机、电动位移平台、控制计算机。本发明提供的大口径光学介质薄膜节瘤缺陷的激光后处理装置及方法，利用飞秒激光焦斑小、热影响区小的特点，并在光学摄像头的辅助下实时对局部区域的节瘤缺陷实行精确的去除，其次能够自动识别并准确定位节瘤缺陷，实现节瘤缺陷的快速去除，并降低后处理过程对缺陷周边正常膜层的影响，同时减少了人工干预，提高了自动化程度，有效提高光学介质薄膜节瘤缺陷的后处理效率。

技术研发人员：吕亮,熊秉诚,赵恒,马平,蒲云体,蔡超,何祥,张明骁,彭东旭
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24