真空系统中光学元件表面沉积污染物的去除方法与流程

文档序号:23016767发布日期:2020-11-20 12:32阅读:161来源:国知局

本发明涉及光学元件,特别是一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法。



背景技术:

空间环境下,由于材料释气效应,光学元件表面往往存在污染物沉积效应,极大地降低了光学元件抗激光损伤阈值,使得光学元件寿命下降。同时地面真空环境中同样存在真空释气效应及真空泵的污染,在激光的作用下,污染物容易沉积到光学元件表面。

对于空间激光光学元件,一旦发生激光损伤,无法进行更换。激光诱导污染是空间环境中光学元件损伤性能及寿命下降的关键因素。沉积的污染物通常是复杂的有机物,具体和真空中使用的线缆、粘合剂等有机物有关。目前尚无有效在线去除沉积污染物的有效方法。

激光光学元件对缺陷十分敏感,因此沉积污染物去除的同时应保证不引入其他诱导激光损伤的缺陷。常用的酸碱刻蚀等方式会因为化学反应而生成可诱导激光损伤的缺陷。超声、擦拭等手段不能彻底去除污染物。此外,离线去除手段,通常会使真空度反复变化,同时进入空气吸附尘埃等,增加了污染概率。

为了能够有效去除空间激光元件表面污染沉积,使用在线离子束对污染物进行轰击,可有效去除污染物,同时不引入诱导激光损伤的缺陷。



技术实现要素:

本发明要解决的问题是真空环境下激光光学元件表面污染物去除问题。提供一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的去除方法,利用离子束对光学元件表面污染物进行轰击,可以有效去除元件表面沉积污染,提高抗激光损伤阈值和寿命。

本发明的技术解决方案如下:

一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法,其特点在于,该方法包括下列步骤:

1)将射频(rf)离子源和热灯丝型中和器放置到真空系统中,所述的离子源的发射方向朝向所述的光学元件表面,所述的离子源距离光学元件表面距离为15cm-50cm,中和器位于离子源发射出口的后方;

2)所述的真空系统处于真空度高于4.0×10-4pa的高真空后,开启离子源和中和器,离子源的工作气体为氩气或氦气,束压为900-1300v,束流为400-1500ma;

3)通过能量计检测激光通过光学元件后能量开始发生衰减时,打开离子源的挡板,对光学元件表面沉积污染物进行轰击,去除表面真空沉积污染;

4)通过能量计检测激光通过光学元件后能量恢复到正常值,关闭离子源的挡板,停止对光学元件表面轰击。

所述的光学元件为光学窗口玻璃、反射镜、增透膜、偏振膜、滤光片、透镜或晶体。

本发明的技术效果:

1、本发明可以有效去除真空环境下的表面沉积污染物,同时不引入诱导激光损伤的缺陷。

2、本发明可以有效提高空间激光光学元件的抗激光损伤阈值和使用寿命。

具体实施方式

实施例

一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法,所述的光学元件为光学窗口玻璃,将光学窗口玻璃

该方法包括下列步骤:

1)将射频(rf)离子源和热灯丝型中和器放置到真空系统中,所述的离子源的发射方向朝向所述的光学窗口玻璃表面,所述的离子源距离光学窗口玻璃表面距离为15cm-50cm,中和器位于离子源发射出口的后方;

2)所述的真空系统处于真空度高于4.0×10-4pa的高真空后,开启离子源和中和器,离子源的工作气体为氩气或氦气,束压为900-1300v,束流为400-1500ma;

3)通过能量计检测激光通过光学窗口玻璃后能量开始发生衰减时,打开离子源的挡板,对光学窗口玻璃表面沉积污染物进行轰击,去除表面真空沉积污染;

4)通过能量计检测激光通过光学窗口玻璃后能量恢复到正常值,关闭离子源的挡板,停止对光学窗口玻璃表面轰击。

同样,本发明可对反射镜、增透膜、偏振膜、滤光片、透镜或晶体表面的沉积污染物进行原位去除。

实验表明,本发明可有效去除激光光学元件的表面沉积污染,提高空间激光元件的抗激光损伤阈值和使用寿命。



技术特征:

1.一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:

1)将射频(rf)离子源和热灯丝型中和器放置到真空系统中,所述的离子源的发射方向朝向所述的光学元件表面,所述的离子源距离光学元件表面距离为15cm-50cm,中和器位于离子源发射出口的后方;

2)所述的真空系统处于真空度高于4.0×10-4pa的高真空后,开启离子源和中和器,离子源的工作气体为氩气或氦气,束压为900-1300v,束流为400-1500ma;

3)通过能量计检测激光通过光学元件后能量开始发生衰减时,打开离子源的挡板,对光学元件表面沉积污染物进行轰击,去除表面真空沉积污染;

4)通过能量计检测激光通过光学元件后能量恢复到正常值,关闭离子源的挡板,停止对光学元件表面轰击。

2.根据权利要求1所述的真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法,其特征在于所述的光学元件为光学窗口玻璃、反射镜、增透膜、偏振膜、滤光片、透镜或晶体。


技术总结
一种真空系统中光学元件表面沉积污染物的原位去除方法,本发明通过引入离子源及中和器到真空系统中,利用离子源轰击真空装置中的元件,以消除真空释气沉积污染。本发明适用于真空激光系统中激光光学元件表面污染物原位去除、且不引入新的杂质,可大幅度提高污染物去除效率,提高元件抗激光损伤性能及使用寿命。

技术研发人员:王胭脂;郭可升;陈瑞溢;张宇辉;朱晔新;朱美萍;张伟丽;王建国;孙建;易葵;邵建达
受保护的技术使用者:中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日:2020.06.28
技术公布日:2020.11.20
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