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退火对熔石英表面损伤修复点损伤增长的影响

蒋勇 袁晓东 王海军 廖威 刘春明 向霞 邱荣 周强 高翔 杨永佳 郑万国 祖小涛 苗心向

退火对熔石英表面损伤修复点损伤增长的影响

蒋勇, 袁晓东, 王海军, 廖威, 刘春明, 向霞, 邱荣, 周强, 高翔, 杨永佳, 郑万国, 祖小涛, 苗心向
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  • 研究不同参数退火处理的熔石英表面损伤修复点再次损伤及损伤增长时的形貌和损伤增长率的差异, 同时与未退火的基底及修复点的损伤增长行为对比. 结果表明: 未退火的修复点再次损伤后, 损伤点周围的裂纹会在应力的作用下继续扩展, 导致更加严重、尺寸更大的损伤点; 当退火处理将修复点周围应力导致的光程差控制在25 nm左右时, 虽损伤增长速率较快, 但可有效抑制裂纹扩展. 同时研究结果也表明只要退火过程能将修复点周围应力导致的光程差控制在10 nm以下, 其损伤增长率与基底的损伤增长率没有明显差异, 从而可以有效控制修复点的损伤增长速率. 研究结果可为分析应力对修复点损伤增长的影响、指导退火参数的优化提供参考.
      通信作者: 苗心向, miaoxinxiang.714@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 61505170, 61505171)、国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号: U1530109)和西南科技大学自然科学基金(批准号: 13zx7120)资助的课题.
    [1]

    Zhang C C, Zhang L J, Liao W, Yan Z H, Chen J, Jiang Y L, Wang H J, Luan X Y, Ye Y Y, Zheng W G 2015 Chin. Phys. B 24 024220

    [2]

    Catrin R, Neauport J, Taroux D, Cormont P, Maunier C, Lambert S 2014 Opt. Eng. 53 092010

    [3]

    Suratwala T I, Miller P E, Bude J D, Steele W A, Shen N, Monticelli M V, Feit Ml D, Laurence T A, Norton M A, Carr C W 2011 J. Am. Ceram. Soc. 94 416

    [4]

    Lamaignre L, Dupuy G, Bourgeade A, Benoist A, Roques A, Courchinoux R 2014 Appl. Phys. B 114 517

    [5]

    Ma B, Ma H P, Jiao H F, Cheng X B, Wang Z S 2014 Opt. Laser Technol. 57 136

    [6]

    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Luo C S, Wang H J, Yuan X D, He S B, Ren W, L H B, Zheng W G 2012 Chin. Phys. B 21 064219

    [7]

    Jiang Y, He S B, Yuan X D, Wang H J, Liao W, L H B, Liu C M, Xiang X, Qiu R, Yang Y J 2014 Acta Phys. Sin. 63 068105 (in Chinese) [蒋勇, 贺少勃, 袁晓东, 王海军, 廖威, 吕海兵, 刘春明, 向霞, 邱荣, 杨永佳 2014 物理学报 63 068105]

    [8]

    Elhadj S, Matthews M J, Guss G M, Bass I L 2013 Appl. Phys. B 113 307

    [9]

    Matthews M J, Yang S T, Shen N, Elhadj S, Raman R N, Guss G, Bass I L, Nostrand M C, Wegner P J 2015 Adv. Eng. Mater. 17 247

    [10]

    Jiang Y, Liu C M, Luo C S, Yuan X D, Xiang X, Wang H J, He S B, L H B, Ren W, Zheng W G 2012 Chin. Phys. B 21 054216

    [11]

    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Wang H J, Liao W, L H B, Yuan X D, Qiu R, Yang Y J, Zheng W G 2015 J. Non-Cryst. Solids 410 88

    [12]

    Gallais L, Cormont P, Rullier J L 2009 Opt. Express 17 23488

    [13]

    Jiang Y, Xiang X, Yuan X D, Liu C M, Wang H J, Luo C S, He S B, L H B, Zheng W G, Zu X T 2013 Laser Phys. 23 026001

    [14]

    Jiang Y, Qiu R, Yang Y J, Liao W, Wang H J, Yuan X D, Liu C M, Xiang X, Zu X T 2014 J. Optoelectron. Laser 7 1326 (in Chinese) [蒋勇, 邱荣, 杨永佳, 廖威, 王海军, 袁晓东, 刘春明, 向霞, 祖小涛 2014 光电子激光 7 1326]

    [15]

    Guss G, Bass I, Draggoo V, Hackel R, Payne S, Lancaster M, Mak P 2006 Proc. SPIE 6403 64030M

    [16]

    During A, Bouchut P, Coutard J G, Leymarie C, Bercegol H 2006 Proc. SPIE 6403 640323

    [17]

    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Yuan X D, Yang L, Yan Z H, Wang H J, Liao W, L H B, Zheng W G 2012 Chin. J. Lasers 39 61 (in Chinese) [蒋勇, 向霞, 刘春明, 袁晓东, 杨亮, 晏中华, 王海军, 廖威, 吕海兵, 郑万国 2012 中国激光 39 61]

    [18]

    Bude J, Miller P, Baxamusa S, Shen N, Laurence T, Steele W, Suratwala T, Wong L, Carr W, Cross D 2014 Opt. Express 22 5839

    [19]

    Baxamusa S, Miller P E, Wong L, Steele R, Shen N, Bude J 2014 Opt. Express 22 29568

    [20]

    Raman R N, Negres R A, Matthews M J, Carr C W 2013 Opt. Mater. Express 3 765

    [21]

    Liu H J, Huang J, Wang F R, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D 2010 Acta Phys. Sin. 59 1308 (in Chinese) [刘红婕, 黄进, 王凤蕊, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东 2010 物理学报 59 1308]

    [22]

    Xu S Z, Zu X T, Yuan X D 2011 Chin. Opt. Lett. 9 061405

    [23]

    Negres R A, Norton M A, Cross D A, Carr C W 2010 Opt. Express 18 19966

    [24]

    Feit M D, Matthews M J, Soules T F, Stolken J S, Vignes R M, Yang S T, Cooke J D 2010 Proc. SPIE 7842 78420O

    [25]

    Cormont P, Gallais L, Lamaignre L, Rullier J L, Combis P, Hebert D 2010 Opt. Express 18 26068

  • [1]

    Zhang C C, Zhang L J, Liao W, Yan Z H, Chen J, Jiang Y L, Wang H J, Luan X Y, Ye Y Y, Zheng W G 2015 Chin. Phys. B 24 024220

    [2]

    Catrin R, Neauport J, Taroux D, Cormont P, Maunier C, Lambert S 2014 Opt. Eng. 53 092010

    [3]

    Suratwala T I, Miller P E, Bude J D, Steele W A, Shen N, Monticelli M V, Feit Ml D, Laurence T A, Norton M A, Carr C W 2011 J. Am. Ceram. Soc. 94 416

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    Lamaignre L, Dupuy G, Bourgeade A, Benoist A, Roques A, Courchinoux R 2014 Appl. Phys. B 114 517

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    [6]

    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Luo C S, Wang H J, Yuan X D, He S B, Ren W, L H B, Zheng W G 2012 Chin. Phys. B 21 064219

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    Jiang Y, He S B, Yuan X D, Wang H J, Liao W, L H B, Liu C M, Xiang X, Qiu R, Yang Y J 2014 Acta Phys. Sin. 63 068105 (in Chinese) [蒋勇, 贺少勃, 袁晓东, 王海军, 廖威, 吕海兵, 刘春明, 向霞, 邱荣, 杨永佳 2014 物理学报 63 068105]

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    [9]

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    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Wang H J, Liao W, L H B, Yuan X D, Qiu R, Yang Y J, Zheng W G 2015 J. Non-Cryst. Solids 410 88

    [12]

    Gallais L, Cormont P, Rullier J L 2009 Opt. Express 17 23488

    [13]

    Jiang Y, Xiang X, Yuan X D, Liu C M, Wang H J, Luo C S, He S B, L H B, Zheng W G, Zu X T 2013 Laser Phys. 23 026001

    [14]

    Jiang Y, Qiu R, Yang Y J, Liao W, Wang H J, Yuan X D, Liu C M, Xiang X, Zu X T 2014 J. Optoelectron. Laser 7 1326 (in Chinese) [蒋勇, 邱荣, 杨永佳, 廖威, 王海军, 袁晓东, 刘春明, 向霞, 祖小涛 2014 光电子激光 7 1326]

    [15]

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    [16]

    During A, Bouchut P, Coutard J G, Leymarie C, Bercegol H 2006 Proc. SPIE 6403 640323

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    Jiang Y, Xiang X, Liu C M, Yuan X D, Yang L, Yan Z H, Wang H J, Liao W, L H B, Zheng W G 2012 Chin. J. Lasers 39 61 (in Chinese) [蒋勇, 向霞, 刘春明, 袁晓东, 杨亮, 晏中华, 王海军, 廖威, 吕海兵, 郑万国 2012 中国激光 39 61]

    [18]

    Bude J, Miller P, Baxamusa S, Shen N, Laurence T, Steele W, Suratwala T, Wong L, Carr W, Cross D 2014 Opt. Express 22 5839

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    Baxamusa S, Miller P E, Wong L, Steele R, Shen N, Bude J 2014 Opt. Express 22 29568

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    Raman R N, Negres R A, Matthews M J, Carr C W 2013 Opt. Mater. Express 3 765

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    Liu H J, Huang J, Wang F R, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D 2010 Acta Phys. Sin. 59 1308 (in Chinese) [刘红婕, 黄进, 王凤蕊, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东 2010 物理学报 59 1308]

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    Cormont P, Gallais L, Lamaignre L, Rullier J L, Combis P, Hebert D 2010 Opt. Express 18 26068

  • [1] 韩伟, 冯斌, 郑奎兴, 朱启华, 郑万国, 巩马理. 高功率激光装置熔石英紫外损伤增长研究. 物理学报, 2016, 65(24): 246102. doi: 10.7498/aps.65.246102
    [2] 章春来, 刘春明, 向霞, 戴威, 王治国, 李莉, 袁晓东, 贺少勃, 祖小涛. 裂纹或气泡对熔石英损伤修复坑场调制的近场模拟. 物理学报, 2012, 61(12): 124214. doi: 10.7498/aps.61.124214
    [3] 李熙斌, 袁晓东, 贺少勃, 吕海兵, 王海军, 向霞, 郑万国. 激光钝化对熔石英修复后损伤性能影响的实验研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064401. doi: 10.7498/aps.61.064401
    [4] 刘红婕, 黄进, 王凤蕊, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东. 熔石英表面热致应力对激光损伤行为影响的研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1308-1313. doi: 10.7498/aps.59.1308
    [5] 王凤蕊, 黄进, 刘红婕, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东, 郑万国. 激光诱导HF酸刻蚀后熔石英后表面划痕的损伤行为研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5122-5127. doi: 10.7498/aps.59.5122
    [6] 刘红婕, 周信达, 黄进, 王凤蕊, 蒋晓东, 黄竞, 吴卫东, 郑万国. 355 nm纳秒紫外激光辐照下熔石英前后表面损伤的对比研究. 物理学报, 2011, 60(6): 065202. doi: 10.7498/aps.60.065202
    [7] 白阳, 张丽娟, 廖威, 周海, 张传超, 陈静, 叶亚云, 蒋一岚, 王海军, 栾晓雨, 袁晓东, 郑万国. 熔石英损伤修复坑下游光场调制的数值模拟与实验研究. 物理学报, 2016, 65(2): 024205. doi: 10.7498/aps.65.024205
    [8] 张丽娟, 张传超, 陈静, 白阳, 蒋一岚, 蒋晓龙, 王海军, 栾晓雨, 袁晓东, 廖威. 激光诱导熔石英表面损伤修复中的气泡形成和控制研究. 物理学报, 2018, 67(1): 016103. doi: 10.7498/aps.67.20171839
    [9] 刘春明, 杨亮, 晏中华, 蒋勇, 王海军, 廖威, 向霞, 贺少勃, 吕海兵, 袁晓东, 郑万国, 祖小涛. CO2激光局域辐照对熔石英损伤特性的影响. 物理学报, 2013, 62(9): 094701. doi: 10.7498/aps.62.094701
    [10] 徐军, 肖晓春, 潘一山, 丁鑫. 基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究. 物理学报, 2014, 63(21): 214602. doi: 10.7498/aps.63.214602
    [11] 蔡月飞, 吕志伟, 李森森, 王雨雷, 朱成禹, 林殿阳, 何伟明. 赫兹型微裂纹光场调制增强作用的系统研究. 物理学报, 2013, 62(23): 234203. doi: 10.7498/aps.62.234203
    [12] 张树玲, 孙剑飞, 邢大伟. 磁场退火对Co基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响. 物理学报, 2010, 59(3): 2068-2072. doi: 10.7498/aps.59.2068
    [13] 李荣斌, 于忠海. 硼/氮原子共掺入金刚石的晶格损伤及其退火过程的计算机模拟. 物理学报, 2007, 56(6): 3360-3365. doi: 10.7498/aps.56.3360
    [14] 钟勉, 杨亮, 任玮, 向霞, 刘翔, 练友运, 徐世珍, 郭德成, 郑万国, 袁晓东. 高功率脉冲电子束辐照SiO2的光学和激光损伤性能. 物理学报, 2014, 63(24): 246103. doi: 10.7498/aps.63.246103
    [15] 汪 莎, 陈 军, 刘 崇, 童立新, 高清松, 唐 淳. 熔石英棒-光纤构成的新型复合相位共轭镜的实验和理论研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1719-1724. doi: 10.7498/aps.57.1719
    [16] 章春来, 王治国, 向霞, 刘春明, 李莉, 袁晓东, 贺少勃, 祖小涛. 熔石英后表面坑点型划痕对光场调制的近场模拟. 物理学报, 2012, 61(11): 114210. doi: 10.7498/aps.61.114210
    [17] 石彦立, 韩伟, 卢铁城, 陈军. 含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(8): 083101. doi: 10.7498/aps.63.083101
    [18] 蒋勇, 贺少勃, 袁晓东, 王海军, 廖威, 吕海兵, 刘春明, 向霞, 邱荣, 杨永佳, 郑万国, 祖小涛. CO2激光光栅式扫描修复熔石英表面缺陷的实验研究与数值模拟. 物理学报, 2014, 63(6): 068105. doi: 10.7498/aps.63.068105
    [19] 沈超, 程湘爱, 田野, 许中杰, 江天. 1064nm纳秒激光对熔石英元件后表面击穿的实验与数值研究. 物理学报, 2016, 65(15): 155201. doi: 10.7498/aps.65.155201
    [20] 苏锐, 张红, 姜胜利, 陈军, 韩伟. 熔石英中过氧缺陷及中性氧空位缺陷的几何结构、电子结构和吸收光谱的准粒子计算. 物理学报, 2016, 65(2): 027801. doi: 10.7498/aps.65.027801
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-13
  • 修回日期:  2015-11-03
  • 刊出日期:  2016-02-05

退火对熔石英表面损伤修复点损伤增长的影响

  • 1. 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 绵阳 621010;
  • 2. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900;
  • 3. 电子科技大学物理电子学院, 成都 610054
  • 通信作者: 苗心向, miaoxinxiang.714@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 61505170, 61505171)、国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号: U1530109)和西南科技大学自然科学基金(批准号: 13zx7120)资助的课题.

摘要: 研究不同参数退火处理的熔石英表面损伤修复点再次损伤及损伤增长时的形貌和损伤增长率的差异, 同时与未退火的基底及修复点的损伤增长行为对比. 结果表明: 未退火的修复点再次损伤后, 损伤点周围的裂纹会在应力的作用下继续扩展, 导致更加严重、尺寸更大的损伤点; 当退火处理将修复点周围应力导致的光程差控制在25 nm左右时, 虽损伤增长速率较快, 但可有效抑制裂纹扩展. 同时研究结果也表明只要退火过程能将修复点周围应力导致的光程差控制在10 nm以下, 其损伤增长率与基底的损伤增长率没有明显差异, 从而可以有效控制修复点的损伤增长速率. 研究结果可为分析应力对修复点损伤增长的影响、指导退火参数的优化提供参考.

English Abstract

参考文献 (25)

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