一种基于特征人工节瘤缺陷的激光预处理技术

摘要

本发明涉及一种基于特征人工节瘤缺陷的高反射薄膜激光预处理技术，包括：利用SiO₂颗粒或金属颗粒制备出包含不同特征人工节瘤缺陷的高反射薄膜被测样品；分别测量获得同种类型人工节瘤缺陷在未进行激光预处理和进行激光预处理后的损伤阈值，依据损伤阈值提升的幅度优化激光预处理工序中的初始能量梯度、能量递增梯度和最大能量梯度；在获得单一缺陷最优激光预处理工艺的基础上，进一步研究其它类型缺陷的最优工艺；最终可以根据实际样品中缺陷的类型和尺寸，选择最优的激光预处理工艺，实现实际样品损伤阈值的最大提升。与现有技术相比，本发明针对高反射薄膜中损伤阈值最低、且最容易率先发生损伤的节瘤缺陷，以特征人工节瘤缺陷的损伤阈值提升为标准，能够获得最优激光预处理工艺。

主权项

一种基于特征人工节瘤缺陷的高反射薄膜激光预处理方法，用于优化高反射薄膜激光预处理工艺、以获得最大的激光损伤阈值提升，该预处理方法利用损伤阈值测量和激光预处理装置进行，所述的损伤阈值测量和激光预处理装置包括用于发射泵浦激光的泵浦激光器、用于带动高反射薄膜被测样品移动的电动平移台、照明电源和实时监测并获取被测样品图像的损伤监控组件，所述的损伤监控组件包括在线显微镜和外触发式相机，所述预处理方法包括以下步骤：①利用旋涂法将不同尺寸的SiO₂颗粒或金属颗粒均匀旋涂在基底表面，颗粒分布密度为25个/平方厘米；然后利用电子束蒸发技术镀制高反射薄膜，镀膜过程中，基底上的不同颗粒因薄膜覆盖，逐渐生长成为节瘤缺陷，由此制备出包含不同特征人工节瘤缺陷的被测样品；②将被测样品固定在电动平移台，电动平移台控制被测样品移动，在线显微镜对准泵浦激光辐照被测样品的位置；③泵浦激光对准包含同一类人工节瘤缺陷的被测样品中的一个缺陷，在线显微镜拍摄图像D_0‑xy，泵浦激光辐照，然后在线显微镜拍摄缺陷在激光辐照后的图像D_1‑xy；④设定尺寸容差S_I和S_D，比较D_0xy和D_1xy中坐标位置为x和y缺陷的差异，出现超过尺寸容差S_I的缺陷点时，判定样品发生初始损伤；出现超过尺寸容差S_D的缺陷点时，判定样品发生灾难性损伤；⑤电动平移台控制被测样品移动到下一个缺陷点，重复步骤③～④，获得不少于10个同种类型缺陷点在当前能量下的初始损伤几率和灾难性损伤几率；⑥提升激光能量，重复步骤③～⑤，获得同种类型缺陷点在不同能量下的初始损伤几率和灾难性损伤几率，并通过线性拟合的方式获得该类型缺陷的零几率初始损伤阈值F_I、以及零几率灾难性损伤阈值F_D；⑦对同类型缺陷进行激光预处理，泵浦激光未辐照前，电动平移台做光栅扫描运动，外触发式相机在电动平移台每次移动至新位置后都将拍摄一张图片，标记为N_0xy；⑧设定初始激光能量，泵浦激光辐照被测样品，电动平移台做光栅扫描运动，外触发式相机在电动平移台每次移动至新位置后都将拍摄一张图片，标记为N_1xy；⑨比较N_0xy和N_1xy中每个x和y位置下图片的差异，当出现超过尺寸容差S_D的损伤点时，判定样品发生灾难性损伤，激光预处理能量过高导致样品损坏；否则，继续进行激光预处理；⑩设定能量递增梯度，提升激光能量，重复⑦～⑨，可以实现被测样品相同区域在泵浦激光1不同能量下的辐照，完成对该类型缺陷多个能量梯度的激光预处理；重复③～⑥，对完成激光预处理的缺陷进行损伤阈值检测，分别获得缺陷的零几率初始损伤阈值F’_I、以及零几率灾难性损伤阈值F’_D；根据激光预处理后零几率损伤阈值F’_I和F’_D，相比于未进行激光预处理时零几率损伤阈值F_I和F_D的提升情况，对初始激光能量、能量递增梯度和最大激光能量进行优化，以获得最强激光预处理效果；重复③～，获得不同类型缺陷的最佳激光预处理效果；由此，根据实际样品所包含缺陷的类型、以及对零几率初始损伤阈值和零几率灾难性损伤阈值的要求，选择最优的激光预处理工艺，实现实际样品损伤阈值的最大提升。