1.一種基于激光沖擊波的薄膜元件力學(xué)性能后處理方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)采用電子束蒸發(fā)鍍制一批光學(xué)薄膜元件;任意選取一個(gè)光學(xué)薄膜元件作為被測(cè)樣品,測(cè)量被測(cè)樣品的殘余應(yīng)力R0、膜層與基底的臨界附著力A0、膜層臨界界面結(jié)合力B0和硬度H0;
(2)在被測(cè)樣品上選擇200個(gè)測(cè)試點(diǎn),每20個(gè)測(cè)試點(diǎn)作為一個(gè)測(cè)試組;并選取10個(gè)不同的激光能量,作為10個(gè)測(cè)試組分別對(duì)應(yīng)的激光能量,每個(gè)測(cè)試組內(nèi)的所有測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光能量相同;設(shè)定每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的輻照脈沖數(shù)目均為N1,采用泵浦激光以選定的激光能量依次輻照被測(cè)樣品上的測(cè)試點(diǎn),并通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)泵浦激光輻照被測(cè)樣品的位置來(lái)檢測(cè)損傷的發(fā)生和生長(zhǎng),獲得被測(cè)樣品在不同能量下的初始損傷幾率和該脈沖數(shù)目下的損傷生長(zhǎng)幾率;并通過(guò)線(xiàn)性擬合的方式獲得被測(cè)樣品在輻照脈沖數(shù)目N1下的初始損傷閾值F01以及損傷生長(zhǎng)閾值G01;
(3)重新選取一個(gè)被測(cè)樣品,將測(cè)試點(diǎn)的輻照脈沖數(shù)目改為Nk,Nk≠N1,按照步驟(2)的方法,獲得被測(cè)樣品在輻照脈沖數(shù)目Nk下的初始損傷閾值F0k和損傷生長(zhǎng)閾值G0k;
(4)重復(fù)執(zhí)行步驟(3),獲得m個(gè)不同脈沖輻照數(shù)目下的初始損傷閾值F0和損傷生長(zhǎng)閾值G0;其中,F(xiàn)0={F01,F(xiàn)02,F(xiàn)03......F0m},G0={G01,G02,G03......G0m},要求脈沖輻照數(shù)目m不小于激光重復(fù)頻率的200倍;
(5)在步驟(1)中制作的一批光學(xué)薄膜元件中重新選取一組薄膜元件,在該組薄膜元件膜面粘貼吸收層;在吸收層的表面放置約束層,形成用于激光沖擊波后處理的實(shí)驗(yàn)樣品;
(6)將實(shí)驗(yàn)樣品放置在電動(dòng)平移臺(tái)上,同時(shí)保證同一樣品每次放置的位置都相同;使在線(xiàn)顯微鏡始終對(duì)準(zhǔn)泵浦激光輻照實(shí)驗(yàn)樣品的位置,用以實(shí)時(shí)檢測(cè)后處理過(guò)程中實(shí)驗(yàn)樣品、吸收層和約束層的狀態(tài);
(7)設(shè)定用于激光沖擊波處理的泵浦激光器的初始入射激光能量E0、最大入射激光能量Em和激光能量遞增梯度ΔE,并固定光斑尺寸、搭接率及掃描區(qū)域;要求E0和Em小于激光沖擊波作用時(shí)使薄膜元件不發(fā)生破壞的最大激光能量;并標(biāo)記S為小于等于(Em-E0)/ΔE的最大整數(shù);令i=1;
(8)令實(shí)際入射激光能量E=E0+ΔE*i;
(9)采用光柵掃描方式對(duì)樣品進(jìn)行一次激光沖擊波掃描處理,使得薄膜元件表面微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;
(10)去除薄膜樣品表面殘留的吸收層和約束層,并對(duì)薄膜樣品進(jìn)行噴淋和超聲清洗,獲得經(jīng)過(guò)激光沖擊波后處理的一組實(shí)驗(yàn)樣品;
(11)利用該組實(shí)驗(yàn)樣品分別測(cè)量經(jīng)沖擊波后處理后的殘余應(yīng)力Ri、膜層與基底的臨界附著力Ai、膜層臨界界面結(jié)合力Bi和硬度Hi,并重復(fù)執(zhí)行步驟(2)~(4),獲得激光沖擊波后處理后m個(gè)不同脈沖輻照數(shù)目下的初始損傷閾值F0i和損傷生長(zhǎng)閾值G0i;
(12)令i=i+1;判斷i是否小于等于S,若是,轉(zhuǎn)入步驟(5),若否,進(jìn)入步驟(13);
(13)通過(guò)被測(cè)樣品相同區(qū)域在泵浦激光器不同能量下的輻照,完成了對(duì)該實(shí)驗(yàn)樣品多個(gè)能量梯度的激光沖擊波后處理,并獲得了S次激光沖擊波后處理后薄膜元件力學(xué)性能變化特性,包括殘余應(yīng)力R1~RS、臨界附著力A1~AS、臨界界面結(jié)合力B1~BS、硬度H1~HS和m個(gè)不同脈沖輻照數(shù)目下的初始損傷閾值F01~F0S和損傷生長(zhǎng)閾值G01~G0S;
(14)改變初始入射激光能量E0、最大入射激光能量Em和激光能量遞增梯度ΔE,重復(fù)步驟(5)~(13);以未進(jìn)行激光沖擊波后處理時(shí)薄膜元件的力學(xué)特性R0、A0、B0、H0和抗激光損傷能力F0、G0為基準(zhǔn),分別獲得E0、Em和ΔE對(duì)S次激光沖擊波處理后樣品力學(xué)性能RS、AS、BS、HS和抗激光損傷能力FS、GS的影響規(guī)律;根據(jù)力學(xué)性能和抗激光損傷能力的提升情況,對(duì)初始激光能量E0、能量遞增梯度ΔE和最大激光能量Em進(jìn)行優(yōu)化,當(dāng)薄膜元件力學(xué)性能和抗激光損傷能力不再提升,且滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)樣品的要求時(shí),停止循環(huán),完成薄膜元件力學(xué)性能后處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光沖擊波的薄膜元件力學(xué)性能后處理方法,其特征在于,步驟(14)后還可以包括:改變步驟(1)中的鍍膜參數(shù),重復(fù)步驟(1)~(14),獲得激光沖擊波后處理對(duì)同一類(lèi)型不同微結(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜元件力學(xué)性能的提升規(guī)律。