Papel de las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación esférico fabricado por micro

Scientific Reports volumen 5, número de artículo: 14422 (2015) Citar este artículo

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Reparar el sitio del daño leve inicial para convertirlo en estructuras estables mediante técnicas de ingeniería es la estrategia principal para mitigar el crecimiento del daño en componentes de gran tamaño utilizados en instalaciones de fusión impulsadas por láser. Para los cristales de KH2PO4, que sirven como convertidor de frecuencia y celda de interruptor optoelectrónico de Pockels, se ha demostrado que el microfresado es el método más prometedor para fabricar estas estructuras estables. Sin embargo, inevitablemente se introducirían marcas de herramientas dentro del foso de reparación debido al desgaste de la fresa en el proceso de reparación real. Aquí investigamos cuantitativamente el efecto de las marcas de herramientas en la calidad de reparación de componentes de cristal dañados simulando su intensificación de luz inducida y probando el umbral de daño inducido por láser. Descubrimos que debido a la formación de puntos calientes de enfoque y ondas de interferencia, la intensidad de la luz aumenta fuertemente con la presencia de marcas de herramientas, especialmente en las superficies traseras. Además, el efecto negativo de las marcas de herramientas depende de la densidad de las marcas y múltiples marcas de herramientas agravarían la intensificación de la luz. Las pruebas de daños con láser verificaron el papel de las marcas de las herramientas como puntos débiles, reduciendo la calidad de la reparación. Este trabajo ofrece un nuevo criterio para evaluar exhaustivamente la calidad de las superficies ópticas reparadas para aliviar el problema del cuello de botella del bajo umbral de daño por láser para componentes ópticos en instalaciones de fusión impulsadas por láser.

Para lograr una energía de fusión controlable, se han centrado numerosos rayos láser en objetivos de tamaño micro para construir sistemas láser de alta potencia en todo el mundo1,2,3,4,5. Bajo sistemas láser tan grandes, se requiere una gran cantidad de componentes ópticos de gran tamaño con superficies de alta precisión para amplificar y enviar los rayos láser a la cámara objetivo de vacío. Por ejemplo, más de 30.000 piezas de piezas ópticas están instaladas en la Instalación Nacional de Ignición (NIF), que consta de 192 haces de gran apertura (42 cm) construidos por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Estados Unidos4,6,7. Entre estas partes, los cristales de dihidrógeno fosfato de potasio (KH2PO4, conocido como KDP) se consideran componentes irreemplazables y sirven como convertidor de frecuencia y celda de interruptor optoelectrónico de Pockels debido a sus propiedades físicas y electroópticas únicas8,9,10. Una de las principales preocupaciones en las instalaciones de fusión láser es que bajo la irradiación de láseres de alta potencia, las piezas ópticas son susceptibles de sufrir daños inducidos por el láser, lo que reduciría en gran medida su rendimiento óptico y su vida útil2,11,12,13,14 ,15. El daño del láser en las superficies generalmente amenaza a los sistemas láser más severamente que el daño en masa, ya que el tamaño del daño en la superficie experimentaría un rápido crecimiento después de la irradiación láser posterior, mientras que para el daño en masa se mantiene sin cambios12,16. Aunque el daño inducido por láser en componentes ópticos ha sido un campo activo de investigación durante más de cuatro décadas, este fenómeno aún no se comprende bien y el bajo umbral de daño inducido por láser (LIDT) sigue siendo un cuello de botella en el desarrollo de láseres de alta potencia. sistemas17. Para la óptica de cristal KDP, el LIDT real es mucho menor que el valor calculado teóricamente. En este punto, es de gran importancia desarrollar nuevas técnicas para mejorar la resistencia al daño por láser.

En las instalaciones reales de fusión por láser, se ha propuesto y aplicado ampliamente una estrategia de reparación a varias ópticas terminales para contener el crecimiento de sitios de daño superficial inestable para mejorar la resistencia al daño por láser. La estrategia de reparación, que también se denomina "mitigación", consiste en iniciar primero los precursores de daños en zonas sensibles de la superficie mediante irradiación previa con láseres de baja fluencia, luego identificar los sitios de daños inestables y finalmente repararlos con una mitigación benigna prediseñadas. estructura con LIDT3,12,18,19,20,21,22 mucho más alto. Dos técnicas de fusión con láser de CO2 a una longitud de onda de 10,6 μm3,18 y ablación con láser de pulso ultracorto19 son los métodos de procesamiento típicos para eliminar los sitios de daño inestables iniciales para la sílice y la óptica de recubrimiento multicapa. Sin embargo, debido a las delicadas propiedades físicas y mecánicas de los cristales de KDP, se ha demostrado que el micromecanizado es el método más prometedor para eliminar por completo los sitios de daño inicial en las superficies de los cristales20,21,22.

En nuestro trabajo anterior, se propuso un método eficiente mediante la formación de hoyuelos en una herramienta de microfresado para reparar los sitios dañados en una estructura de mitigación esférica en las superficies de cristal23. Este método de formación de hoyuelos tarda menos de un minuto en producir cada hoyo de mitigación esférico y se prueba que el LIDT de la superficie reparada es casi tres veces mayor que el de las superficies dañadas iniciales. Sin embargo, en el proceso de reparación real con una herramienta de fresado de carburo cementado, se generarían algunas marcas de herramienta dentro del pozo de mitigación esférico debido a los defectos en los bordes cortantes, que pueden ser causados por el desgaste de la herramienta o una deficiencia en la preparación de la herramienta. Las dimensiones de estas marcas de herramientas son generalmente comparables a la longitud de onda del láser con varios micrómetros de ancho y submicrómetros de profundidad. Los defectos superficiales con estos tamaños específicos pueden modular en gran medida el láser incidente y, en consecuencia, reducir la resistencia al daño por láser de las superficies ópticas de alta precisión24,25,26,27. Por lo tanto, realizar una investigación exhaustiva sobre el efecto de las marcas de las herramientas en la resistencia al daño por láser no solo puede proporcionar una guía instructiva para la supervisión estrecha del desgaste de las herramientas en el proceso práctico de reparación del cristal KDP, sino que también contribuye a la evaluación completa de las superficies del cristal reparado. .

En este trabajo, las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación esférico se caracterizan en primer lugar mediante un microscopio óptico estereoscópico. Luego, el proceso de propagación del láser incidente a través de superficies de cristal reparadas con marcas de herramientas se modela utilizando un algoritmo de dominio de tiempo de diferencias finitas (FDTD). Las intensificaciones de luz causadas por fosas de mitigación con marcas de herramientas únicas o múltiples se simulan y se comparan con las causadas por superficies idealmente reparadas. Finalmente, la prueba de daño por láser se diseña y realiza para superficies reparadas con y sin marcas de herramientas para verificar experimentalmente el papel de las marcas de herramientas en la resistencia al daño por láser de los componentes de cristal reparados. Nuestros resultados demuestran cuantitativamente cómo las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación afectarían la calidad de reparación del cristal de KH2PO4 dañado.

En los proyectos de fusión láser, se han desarrollado varios tipos de configuraciones de micromecanizado especializadas para reparar los sitios de daño inestables en superficies de cristal de alta precisión12,20,21,22. Para mejorar la resistencia al daño por láser del cristal KDP, hemos diseñado y terminado la construcción de una configuración de microfresado de cinco ejes en miniatura para reparar rápidamente las superficies del cristal dañadas inicialmente. La configuración general y los detalles de la configuración de fresado se muestran en la Fig. 1. La configuración integra un husillo de alta velocidad, dos ejes giratorios (ejes C y B) y tres ejes lineales (X, Y). y Z-Axis) para lograr una identificación, posicionamiento y reparación precisos de los sitios de daños en la superficie. La descripción completa de la microfresadora se puede encontrar en la ref. 23. Como se muestra en la Fig. 1b, el sitio del daño inicial se detecta primero mediante una cámara CCD y se coloca justo debajo de la herramienta de fresado. Luego, la pequeña herramienta, que está firmemente incrustada dentro del husillo y gira a alta velocidad de 70.000 RPM, avanza verticalmente hacia abajo hasta una profundidad de corte suficiente, lo que permite eliminar por completo el sitio del daño. La estructura restante sobre la superficie reparada está determinada por la geometría de la herramienta de fresado. La Figura 1c presenta la herramienta de fresado de carburo cementado de doble filo con un radio de 500 μm, preparada por NS TOOL Co., LTD (Tipo MSB 230) en Tokio, Japón. El pozo de mitigación esférico fabricado ideal sin marcas de herramientas se muestra en la Fig. 1d con 240 μm de ancho y 30 μm de profundidad.

Configuración de microfresado desarrollada para reparar los sitios dañados en las superficies de cristal KDP.

(a) Configuración general de la configuración de fresado de cinco ejes en miniatura. (b) El proceso de reparación para reemplazar el daño superficial inicial con un pozo de mitigación esférico. El lugar del daño inicial se ilumina con una fuente de luz fría y se identifica mediante una cámara CCD. (c) La herramienta de fresado con punta esférica de doble filo adoptada en el proceso de reparación. (d) El típico pozo de mitigación esférico sin marcas de herramientas internas fabricado mediante microfresado.

En el proceso de reparación real con herramientas de microfresado de carburo cementado, se pueden generar una serie de fallas aisladas en los bordes cortantes por medio del desgaste y la fricción en la interfaz herramienta-chip28. Como se muestra en la Fig. 2, los bordes cortantes de la herramienta de fresado se mecanizan de manera discontinua en algunas áreas localizadas después de un cierto período de corte. Los defectos parecen tener forma de abolladuras o hoyos distribuidos a lo largo de los bordes. Cuando se adoptan las herramientas defectuosas para reparar las superficies de cristal, las marcas de las herramientas se reproducirían correspondientemente dentro del pozo de mitigación esférico. Las marcas internas de la herramienta reproducidas deben ser como tiras de arco elevadas, que son esencialmente el material de cristal sin cortar que no se ve debido a los defectos en los bordes cortantes. El pozo de mitigación esférico con marcas de herramientas discontinuas se muestra en la Fig. 2b, c. Se puede ver que las dimensiones de las marcas de la herramienta tienen casi varios micrómetros de ancho y submicrómetros de profundidad, lo que depende en gran medida del nivel de desgaste de la herramienta de fresado. En todas las simulaciones siguientes, las geometrías de las marcas de herramientas modeladas se eligen en función de la información probada anteriormente.

Caracterización de bordes desgastados de herramientas de fresado, marcas de herramientas dentro de fosos esféricos de mitigación y modelos de simulación FDTD.

(a) La herramienta de microfresado con defectos en el filo causados por el desgaste. (b) Las marcas de la herramienta en el interior del hoyo reparado introducidas por los defectos en los bordes cortantes. (c) El perfil de la sección transversal de la fosa reparada con marcas de herramientas. El pozo de mitigación tiene aproximadamente 280 μm de ancho y 20 μm de profundidad, lo que se logró utilizando una herramienta de fresado de 500 μm de radio. (d) Esquema de los modelos FDTD para pozos de mitigación ideales y pozos de mitigación con marcas de herramientas únicas y múltiples.

La modulación de la luz láser incidente por las características de la superficie puede producir potencialmente una intensificación de la luz dentro de los componentes ópticos, lo que está estrechamente asociado con la deposición de energía localizada y una mayor absorción no lineal de luz intensa23,24,25,29. Estos efectos negativos introducidos por las marcas de herramientas reducirían en gran medida la resistencia al daño por láser de las superficies de cristal reparadas. En este punto, se modela la intensificación de la luz causada por las marcas de herramientas para evaluar cuantitativamente su mala influencia en la calidad de reparación de los cristales de KDP dañados. En este trabajo, las ecuaciones de Maxwell se resuelven numéricamente empleando el algoritmo FDTD para modelar los escenarios de propagación de la luz a través de superficies estructuradas30,31,32. Los modelos FDTD para superficies de cristal reparadas con y sin marcas de herramientas se presentan en la Fig. 2d en función de los perfiles probados y la geometría de las estructuras de mitigación prácticamente reparadas. Debido a que en realidad pueden coexistir múltiples marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación, como se muestra en la Fig. 2b, el efecto de la densidad de las marcas de herramientas también se tiene en cuenta para describir las interacciones entre las marcas de herramientas vecinas. Se sabe ampliamente que la propiedad de modulación de la luz incidente por las características de la superficie trasera siempre difiere de la de las estructuras de la superficie frontal13,25,26,27, por lo tanto, los efectos de las marcas de herramientas en los fosos de mitigación de las superficies delantera y trasera son ambos simulados en este trabajo. Como se muestra en la Fig. 2d, las características de la superficie delantera y trasera se realizan invirtiendo la dirección de propagación en las simulaciones. En aras de la simplicidad, la onda incidente plana con polarización en modo TE y longitud de onda de 355 nm se adopta como fuente de entrada inicial en nuestras simulaciones. La intensidad del campo eléctrico de la onda plana inicial se normaliza a E0 = 1 V/m. El dominio de simulación es rectangular y uniformemente cuadriculado con un tamaño de malla de 25 nm, que es menor que λ/12 para debilitar el efecto de dispersión numérica causado por la diferenciación de las ecuaciones de Maxwell con el algoritmo FDTD30. Entre todas las simulaciones, las capas perfectamente adaptadas (PML) se emplean en las direcciones verticales, mientras que las condiciones de contorno periódicas (PBC) se aplican en las direcciones horizontales, como se muestra en la figura 2d33,34. Los parámetros ópticos aplicados al cristal KDP y al aire se pueden encontrar en la Ref. 23.

Para testificar experimentalmente el efecto de las marcas de herramientas dentro de los pozos de mitigación esféricos sobre la calidad de la reparación, primero preparamos las muestras de cristal con superficies libres de daños, superficies dañadas iniciales y superficies reparadas con y sin marcas de herramientas y luego probamos sus respectivos LIDT. Las superficies libres de daños se lograron mediante el método de corte con mosca de diamante y se inspeccionaron con un microscopio óptico para garantizar que no se localizaran defectos en las superficies. Las superficies inicialmente dañadas se prepararon artificialmente mediante el método de microindentación26. El pozo de mitigación esférico con marcas de herramientas se produjo reparando las superficies de cristal dañadas con una herramienta de fresado de carburo cementado desgastada como se muestra en la Fig. 2a. Para evitar por completo la generación de marcas de herramientas, las superficies reparadas sin marcas de herramientas se fabricaron con una herramienta de fresado nueva sobre la base de una estrategia de corte de inmersión múltiple, lo que tomó casi 30 minutos para terminar cada fosa reparada. Todas las características de cada tipo de superficie se comprobaron adicionalmente utilizando un microscopio óptico para garantizar que tuvieran formas y dimensiones tan idénticas que pudieran aplicarse para probar con precisión los LIDT estadísticos.

La configuración experimental para probar los LIDT de muestras KDP con diversas características de superficie se muestra en la Fig. 3. El láser Nd:YAG SAGA adoptado, que opera a una longitud de onda de 355 nm, una tasa de repetición de 10 Hz y una duración de pulso de 6,4 ns, es capaz de generar pulsos láser con modo longitudinal único y distribución espacial gaussiana aproximada. La longitud de onda de 355 nm se elige para que sea coherente con la utilizada en la simulación y en las instalaciones reales de fusión láser. La acción de conmutación de los pulsos láser se controla mediante un obturador mecánico. La combinación de una placa de ondas y un polarizador se instala después del obturador para ajustar la fluencia láser variable. Además, dependiendo de un divisor de cuña, un medidor de energía detecta una fracción de la energía del pulso y se emplea un láser de He-Ne para calibrar la luz incidente. Se coloca una cámara CCD contra la muestra de KDP para monitorear in situ los cambios de morfología de la superficie después de cada pulso láser. Los LIDT de varias superficies KDP se miden según la estrategia de prueba R-on-121 y la implementación detallada para determinar los LIDT se describe en la Figura complementaria S1 en línea. Vale la pena señalar que los experimentos de daño por láser en este trabajo solo están diseñados para probar las superficies frontales reparadas. Esto se debe a que la propiedad no lineal del cristal KDP hace que sea técnicamente difícil eliminar el efecto indeseable del daño masivo cuando intentamos probar las superficies traseras.

Esquema de la configuración del daño por láser para determinar los LIDT de cristales KDP.

Los investigadores han utilizado cada vez más la intensificación de la luz asociada con la concentración de energía local para caracterizar el efecto de las estructuras superficiales sobre la resistencia al daño por láser de los componentes ópticos23,25,26,27,33,34. En este trabajo se simulan los campos eléctricos y magnéticos resolviendo numéricamente las ecuaciones de Maxwell y se introduce el factor de mejora de la intensidad de la luz (LIEF) para indicar la intensificación de la luz local causada por marcas de herramientas y estructuras de mitigación reparadas. El LIEF se define como la relación entre la intensidad luminosa máxima después y antes de la modulación de las estructuras superficiales. Vale la pena señalar que todos los LIEF causados por las características de la superficie frontal están referenciados a la intensidad de la luz inicial en el aire, mientras que para las características de la superficie posterior, están referenciados a la del interior del cristal para evitar el efecto de reflejos adicionales, que ocurren. en la interfaz aire-cristal27.

En esta sección, se simula la intensificación de la luz causada por un pozo de mitigación ideal sin marcas de herramientas para hacer una comparación cuantitativa con la causada por un pozo de mitigación con marcas de herramientas en las siguientes secciones. El modelo para el pozo de mitigación esférico ideal se muestra en la Fig. 2d. La Figura 4 presenta los perfiles de intensificación de la luz causados por un pozo de mitigación esférico ideal en las superficies delantera y trasera. Debemos tener en cuenta que el tamaño del dominio de simulación informado es la dimensión más grande que podemos simular con precisión utilizando el algoritmo FDTD con los parámetros de longitud de onda de 355 nm y tamaño de malla de 25 nm. La dimensión de la estructura de mitigación modelada se reduce a una décima parte de la de la estructura de mitigación práctica. Sin embargo, la forma y distribución de la pendiente a lo largo del contorno del pozo de mitigación están diseñadas para permanecer iguales a las de un pozo de mitigación real, lo que de hecho puede proporcionar una tendencia general de la intensificación de la luz causada por el pozo de mitigación. Esto se debe a que la forma y la relación ancho-profundidad de la estructura, más que las dimensiones absolutas, son generalmente el factor dominante responsable de la intensificación de la luz causada por las características de la superficie23,34. Es más, la preocupación principal de este trabajo es explorar el efecto negativo de las marcas de herramientas sobre la resistencia al daño por láser y las dimensiones de las marcas de herramientas en todas las simulaciones son el tamaño experimental completo que se muestra en la Fig. 2. Además, el tamaño de la mitigación El hoyo es aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que el de las marcas de herramientas. Por lo tanto, la reducción del tamaño del pozo de mitigación no afectaría la propiedad de modulación de las marcas de las herramientas y los resultados de la simulación en las siguientes secciones también lo demostrarían.

Comparación de perfiles de intensidad de luz modulados por fosas de mitigación ideales y fosas esféricas reparadas con marca de herramienta única.

La parte superior es para el caso de un pozo de mitigación ideal en las superficies delantera (a) y trasera (b) y la parte inferior es para el caso de un pozo de mitigación reparado con una sola marca de herramienta en la parte delantera (c) y trasera (d). superficies. Las marcas de la herramienta en cyd tienen 2,0 μm de ancho y 0,5 μm de profundidad. Los insertos son los perfiles de intensificación de la luz en las proximidades de las marcas de las herramientas.

Los perfiles de la figura 4 muestran que la intensidad de la luz provocada por fosas de mitigación puramente esféricas sin marcas de herramientas no aumenta tanto en el caso de las superficies delantera y trasera. Los LIEF en los dos casos son 1,65 y 2,29, respectivamente. Sin embargo, para el sitio del daño inicial antes de la reparación, que contiene tipos específicos de grietas superficiales y sustancia absorbente, su intensificación de la luz inducida supuestamente puede alcanzar hasta varios cientos de veces26,27. Esto significa que reparar el sitio del daño inicial en un hoyo esférico es capaz de aliviar en gran medida la intensificación de la luz y, en consecuencia, mejorar la resistencia al daño por láser. Se debe culpar a la ligera intensificación de la luz por el pozo de mitigación de la superficie trasera en la Fig. 4b por los efectos de difracción, que se originan en los puntos de intersección de la estructura reparada y las superficies de cristal. Para el pozo de mitigación en la superficie frontal, además de los efectos de difracción, las ondas estacionarias también contribuyen a la intensificación de la luz, como se muestra en la Fig. 4a. Los perfiles de difracción en la Fig. 4 son consistentes con los perfiles de intensidad informados por las partículas de contaminación de la superficie, que se calcularon sobre la base de la teoría de difracción de Fresnel35.

La marca de una sola herramienta dentro del pozo de mitigación esférico generalmente se introduce por un solo defecto en los bordes cortantes de la herramienta de microfresado. Como se muestra en la Fig. 2d, las marcas de la herramienta son material cristalino sin cortar, que se reproduce dentro del pozo de mitigación reparado por los bordes cortantes desconchados. Las Figuras 4c,d presentan las distribuciones de intensificación de la luz causada por el pozo de mitigación esférico con una sola marca de herramienta en las superficies delantera y trasera. La marca de herramienta única se establece en 2,0 μm de ancho y 0,5 μm de profundidad, de acuerdo con la información geométrica probada de las marcas de herramientas como se muestra en la Fig. 2. A diferencia de los resultados para el pozo de mitigación esférico ideal en la Fig. 4a, b, la La intensificación de la luz en la Fig. 4c, d presenta características bastante diferentes. Para los perfiles de intensidad causados por la marca de la herramienta en la superficie frontal en la Fig. 4c, además de las ondas de difracción, hay otras dos regiones intensificadas: punto caliente de enfoque dentro del cristal y ondas de interferencia contenidas en el aire dentro del pozo reparado. El punto caliente, que contribuye en mayor medida a la intensificación de la luz, es el resultado de la interferencia de la luz transmitida en las paredes de las marcas de las herramientas. Esto significa que la marca de herramienta elevada puede actuar como una lente convexa. El LIEF en la Fig. 4c es 3.12, que es casi el doble que el causado por un pozo de mitigación sin marca de herramienta. La otra región intensificada consiste en ondas de interferencia entre las luces reflejadas de las paredes de la marca de la herramienta y el pozo de mitigación, como se muestra en el recuadro de la Fig. 4c. Cabe señalar que la mayor parte del pico de intensificación de la luz causado por las marcas de herramientas ocurre dentro del cristal y en casos raros se encuentra en el aire. Para la intensificación de la luz en el aire, reside muy cerca de la superficie del cristal reparado (menos de 3,0 μm, como se muestra en la figura complementaria S2 en línea). En el proceso de reparación real, las marcas de herramientas, especialmente las marcas de herramientas múltiples, son particularmente propensas a atrapar algunas partículas absorbentes (restos de fresado) cerca de la superficie reparada en el aire, como lo que hacen las grietas abiertas durante el acabado de las superficies de sílice36. Estas partículas, distribuidas entre las regiones de los puntos calientes, pueden absorber fuertemente la energía del láser y luego iniciar una microexplosión seguida de ondas de choque, que en consecuencia provocarían daños en la superficie cercana. Por lo tanto, la intensificación de la luz inducida por las marcas de herramientas en el aire, que está cerca de la superficie reparada, es una amenaza potencial para la resistencia al daño del láser y debe tenerse en cuenta al evaluar el efecto negativo de las marcas de herramientas. Para el caso de la marca de la herramienta en la superficie trasera en la Fig. 4d, las regiones intensificadas del punto caliente de enfoque y las ondas de interferencia coexisten en un dominio similar a los de la Fig. 4c. La diferencia es que en la Fig. 4d el punto caliente causado por el enfoque de la marca de la herramienta se encuentra en el aire y las ondas de interferencia causadas por las luces reflejadas en las paredes de la marca de la herramienta residen dentro del cristal. Las ondas de interferencia inducidas por las paredes de las marcas de herramientas en el recuadro de la Fig. 4d son muy cercanas a los resultados informados causados por las paredes de grietas de la superficie trasera26,27. El LIEF en la Fig. 4d es 6,29, que es 2,75 veces mayor que el causado por el pozo de mitigación ideal en la superficie trasera.

La Figura 5 muestra la evolución de la intensificación lumínica provocada por el pozo de mitigación con marca de herramienta única con respecto a los parámetros geométricos. En la Fig. 5a, la pendiente de la marca de la herramienta (determinada por la relación ancho-profundidad ξi = wi/di) varía en un cierto tamaño de marca (di = 0,5 μm), mientras que en la Fig. 5b, el tamaño de la marca se ajusta a una velocidad constante. pendiente (ξi = 2,5). Como se muestra en la Fig. 5a, con el aumento de ξi, el LIEF primero experimenta un fuerte aumento, luego alcanza una cima y finalmente disminuye gradualmente. Esto se debe a que, a medida que aumenta ξi, el ángulo de incidencia disminuye y la transmisividad en las paredes de las marcas aumentaría según la teoría de la reflexión de Fresnel. Como resultado, la intensidad del punto caliente de enfoque causado por las luces transmitidas presenta una tendencia creciente en primer lugar. Sin embargo, la posición del punto caliente de enfoque se desplaza hacia la superficie trasera a medida que aumenta ξi. Cuando el ξi es lo suficientemente grande, el punto caliente puede residir fuera del dominio de simulación y, en consecuencia, el LIEF muestra una disminución general. Para el caso de la superficie trasera en la Fig. 5a, al aumentar ξi, el LIEF cae dramáticamente primero, luego aumenta ligeramente y luego vuelve a caer gradualmente. Las contribuciones competitivas de las ondas de interferencia y los puntos calientes de enfoque a la mejora de la luz deberían ser responsables de este fenómeno. Cuando el ξi es pequeño, el ángulo de incidencia es tan grande que las ondas de interferencia causadas por las luces reflejadas son la fuente dominante, generando la mayor intensificación de la luz. A medida que ξi aumenta, el ángulo de incidencia disminuye y la reflectividad también disminuye. Por lo tanto, el LIEF inducido disminuye bruscamente primero. Cuando ξi es suficientemente grande, el ángulo de incidencia se vuelve tan pequeño que el punto caliente causado por la luz transmitida determina principalmente la mayor intensificación de la luz. A medida que aumenta ξi, la transmisividad también aumenta y, por lo tanto, el LIEF inducido muestra un ligero aumento. Sin embargo, a medida que ξi sigue aumentando, la posición del punto caliente de enfoque iría más allá del dominio de simulación, lo que llevaría a la disminución final del LIEF como se muestra en la Fig. 5a. La evolución de LIEF versus pendiente para un tamaño dado (wi = 2,0 μm), que muestra una tendencia similar a la de la Fig. 5a, se presenta en la Fig. S3 complementaria en línea. Los efectos competitivos de las ondas de interferencia y el punto caliente de enfoque discutidos anteriormente también se pueden aplicar para interpretar la evolución de LIEF versus el tamaño de la marca que se muestra en la Fig. 5b. Sin embargo, la acción de este mecanismo es diferente en los dos casos. En la Fig. 5b, el aumento del tamaño de la marca de la herramienta aumentaría el área de la pared de la marca activa y esto puede afectar tanto la cantidad de luz transmitida como la ubicación del punto caliente. Como resultado, los LIEF causados por las marcas de herramientas de la superficie delantera y trasera ascienden rápidamente primero debido al aumento de la cantidad de luz transmitida y disminuyen gradualmente debido al desplazamiento hacia afuera del punto caliente, como se muestra en la Fig. 5b.

Evolución de la intensificación de la luz versus parámetros estructurales de la marca de herramienta única.

Las variaciones de los LIEF por fosa reparada con una sola marca de herramienta en función de la pendiente de la marca (a) y el tamaño de la marca (b). La pendiente de la marca (determinada por la relación ancho-profundidad ξi = wi/di) varía en un cierto tamaño de marca (di = 0,5 μm), mientras que ξi se mantiene fija en 2,5, cuando el tamaño de la marca cambia. (c) Las variaciones de |Ey|2 con respecto a la posición Z para marcas de herramientas en la superficie frontal con varios anchos. La posición Z es la distancia horizontal desde la superficie trasera (Z = 0 μm). El recuadro es la posición del punto caliente (intensificación de pico) con respecto al ancho de la marca. (d) Los perfiles de intensificación de la luz causados por la marca de la herramienta con un ancho de 1,0 μm, 2,0 μm, 3,0 μm.

De las discusiones anteriores, se puede ver que el cambio de la posición del punto caliente es principalmente el mecanismo para explicar el comportamiento cambiante de LIEF causado por marcas de herramienta única con respecto a los parámetros de marca de herramienta. Esto se puede verificar aún más con los resultados que se muestran en la Fig. 5c, d, que exhiben el comportamiento de cambio de enfoque de la posición del punto caliente causado por las marcas de la herramienta en la superficie frontal con varios anchos de marca. Se puede ver en la Fig. 5c y su recuadro que la posición Z del punto caliente se desplaza hacia la superficie posterior del cristal (Z = 0 μm) con el aumento del ancho de la marca. Cuando el ancho es lo suficientemente grande (wi ≥ 3,5 μm), el punto caliente residiría más allá del dominio de simulación, por lo que la intensificación máxima se mantiene ubicada en la superficie trasera. El cambio de la ubicación del punto caliente de enfoque se presenta con más detalle en los perfiles de intensificación de la luz en la Fig. 5d. El comportamiento de cambio de la posición del punto caliente de enfoque causado por las marcas de herramientas de la superficie trasera con varios anchos de marca es similar al causado por las marcas de herramientas de la superficie frontal y los resultados se ilustran en la Figura complementaria S2 en línea.

Los resultados de las figuras 4 y 5 indican que la presencia de una sola marca de herramienta conduciría a una intensificación de la luz mucho mayor, sin importar dónde se encuentren. Los LIEF causados por las marcas de la herramienta en la superficie trasera son generalmente más altos que los causados por las marcas de la herramienta en la superficie delantera. Entre todos los resultados, los LIEF más grandes causados por las marcas de herramientas en la superficie trasera y delantera son 13,4 y 3,5, respectivamente. Esto implica que la calidad de la superficie KDP reparada puede verse afectada negativamente por la marca de una sola herramienta al mejorar la intensidad de la luz a 5,9 y 2,1 veces (en comparación con las superficies idealmente reparadas) para las superficies reparadas trasera y delantera.

En el proceso de reparación práctico, se introducirían múltiples fallas simultáneamente en los bordes cortantes y, en consecuencia, se reproducirían múltiples marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación esférico como se muestra en la Fig. 2. Para modelar el efecto negativo de las marcas de herramientas reales en la calidad de reparación del KDP dañado superficies, es de gran importancia simular la intensificación de la luz causada por múltiples marcas de herramientas. El modelo FDTD para pozo de mitigación con múltiples marcas de herramientas se muestra en la Fig. 2d. Las Figuras 6a,b muestran los perfiles de intensificación de la luz causada por un pozo de mitigación esférico con tres marcas de herramientas en las superficies delantera y trasera. Las marcas de las herramientas están ubicadas en el fondo del pozo de mitigación con 2,0 μm de ancho y 1,0 μm de profundidad.

Intensificación de la luz modulada por múltiples marcas de herramientas y las variaciones de LIEF y número de IP versus densidad de marcas ρ.

Distribuciones de intensidad de luz causadas por un hoyo esférico reparado con tres marcas de herramientas en las superficies delantera (a) y trasera (b). Cada una de las marcas de la herramienta tiene 2,0 μm de ancho y 1,0 μm de profundidad. Los insertos son los perfiles de intensificación de la luz en las proximidades de las marcas de las herramientas. Las partes inferiores son las variaciones de LIEF y números de IP en función de la densidad de marca de herramienta ρ para las superficies delantera (c) y trasera (d). Las múltiples marcas de herramientas están espaciadas equidistantemente y el ancho y la profundidad de las marcas se mantienen constantes en 2,0 μm y 1,0 μm, respectivamente, a medida que cambia la densidad de las marcas de la herramienta.

De manera similar al caso de las marcas de una sola herramienta, el término LIEF se aplica para indicar la intensificación máxima de la luz causada por las marcas de la herramienta. Sin embargo, la susceptibilidad al daño por láser depende en gran medida de la cantidad total de energía depositada dentro de los materiales ópticos11,17. En este punto, el número de puntos intensificados (IP) también es importante para describir la resistencia al daño por láser del cristal KDP reparado con estructuras superficiales. En esta sección, se emplea el número de IP en combinación con LIEF para caracterizar los efectos negativos de múltiples marcas de herramientas en la calidad de la reparación. Los IP se definen como los puntos en los que el LIEF es mayor que el causado por el pozo de mitigación ideal (es decir, 1,65 para la superficie reparada frontal y 2,29 para la superficie reparada trasera). Al comparar los perfiles de intensidad de la luz en la Fig. 4 con los de la Fig. 6, se ve que la luz incidente está modulada mucho más fuertemente por las múltiples marcas de herramientas. La cantidad de IP causadas por múltiples marcas de herramientas es mucho mayor que la causada por una sola marca en las superficies reparadas tanto delanteras como traseras. Además, en comparación con la marca de herramienta única idéntica, el LIEF causado por marcas múltiples en la superficie frontal aumenta más que el causado por marcas múltiples en la superficie trasera. Los LIEF causados por la marca de una sola herramienta en la superficie delantera y trasera son 2,7 y 13,4, como se muestra en la Fig. 4c, d, mientras que para las marcas de herramientas múltiples en la Fig. 6a, b, son 4,5 y 14,1, respectivamente. Las nuevas ondas de interferencia en la Fig. 6a causadas por las luces reflejadas de las marcas de herramientas vecinas deberían ser responsables de este fenómeno.

Los resultados en las Fig. 6a, b indican que las múltiples marcas de herramientas agravarían el efecto negativo en la calidad de reparación de las superficies KDP dañadas. Con base en esto, definimos la densidad de marcas de herramientas ρ como el número de marcas de herramientas por milímetro a lo largo de la longitud del arco de la sección transversal del pozo de mitigación esférico e investigamos su influencia en la resistencia al daño por láser. Las variaciones de LIEF y el número de IP con respecto a la densidad de marcas de la herramienta se presentan en la Fig. 6c, d. Se muestra que para las múltiples marcas de herramientas en las superficies frontales en la Fig. 6c, tanto los LIEF inducidos como el número de IP aumentan casi linealmente a medida que aumenta la densidad de las marcas. El aumento lineal del número de IP surge de las ondulaciones de interferencia causadas por las luces reflejadas en cada marca de herramienta, como se muestra en la Fig. 6a, mientras que para el aumento lineal de LIEF, es el resultado de nuevas ondulaciones de interferencia causadas por las marcas vecinas. Para el caso de las marcas de herramientas de la superficie trasera en la Fig. 6d, aunque el LIEF se mantiene aproximadamente sin cambios, el número de IP también muestra un aumento casi lineal con el aumento de la densidad de marcas de herramientas. Las distribuciones de intensificación de la luz causada por múltiples marcas de herramientas con diversas densidades en las superficies delantera y trasera se proporcionan en la Figura complementaria S4 en línea para aclarar aún más las nuevas ondas de interferencia causadas por las marcas vecinas y el número multiplicado de IP causadas por múltiples marcas de herramientas.

De las discusiones anteriores, podemos concluir que, en comparación con la marca de una sola herramienta, las marcas de múltiples herramientas pueden tener un efecto negativo aún peor en la calidad de reparación de los cristales KDP. Cuando la densidad de las marcas de la herramienta aumenta de 105,76 mm-1 a 246,78 mm-1, el número de IP aumentaría hasta 2,7 y 6,1 veces, respectivamente, para las superficies delantera y trasera. El mayor LIEF causado por múltiples marcas de herramientas en la superficie frontal es 1,5 veces mayor que el causado por una sola marca de herramienta.

Los LIDT probados del cristal KDP con diferentes características de superficie se muestran en la Fig. 7. Se muestra que el LIDT de la superficie libre de defectos torneada con diamante es de 7,93 J/cm2. Sin embargo, el umbral de crecimiento de la superficie dañada inicial es de sólo 2,33 J/cm2, lo que implica que una vez que se produce el daño, la superficie dañada es susceptible de sufrir un crecimiento del daño bajo la irradiación de un pulso láser posterior incluso con una fluencia muy baja. El LIDT de un pozo de mitigación idealmente reparado y sin marcas de herramientas resulta ser de 6,69 J/cm2. Significa que reemplazar el sitio del daño inicial con un pozo de mitigación esférico mediante microfresado puede recuperar con éxito la resistencia al daño de las superficies de cristal previamente dañadas. Sin embargo, con la presencia de marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación, el LIDT de la superficie del KDP reparado disminuye a 5,59 J/cm2, que es solo el 83,6% del del pozo de mitigación esférico idealmente reparado. La densidad de energía electromagnética está relacionada con el campo eléctrico E, 1/2 ε0η2|E|2, a través del índice de refracción η y la permitividad del vacío ε037. Como se sabe, la intensidad de la luz es linealmente proporcional a |E|2. Entonces, para un ancho de pulso determinado, el umbral de fluencia del láser LIDT depende únicamente de la intensidad de la luz. Con base en esto, dado que el LIDT probado para la superficie KDP reparada con marcas de herramientas disminuye al 83,6% del de la superficie idealmente reparada, se espera que, en las simulaciones, el LIEF causado por las marcas de herramientas sea 1,20 veces mayor que el causado. Por ideal foso reparado. Sin embargo, en los resultados de la simulación, como se muestra en la Fig. 5a y la Fig. S3 complementaria en línea, el LIEF causado por una marca de herramienta en la superficie frontal con 2,0 μm de ancho y 0,2 μm de profundidad es 2,08, que es 1,26 veces mayor que eso. causado por un pozo de mitigación esférico ideal (el LIEF causado por una superficie idealmente reparada es 1,65). Esto implica que la comparación de los LIDT probados experimentalmente para superficies reparadas con y sin marcas de herramientas concuerda bien con los LIEF calculados mediante las simulaciones FDTD.

Comparación de los LIDT probados experimentalmente para cristales KDP con superficies libres de daños, superficies inicialmente dañadas y superficies reparadas con y sin marcas de herramienta.

El LIDT se determina probando 10 puntos y la barra de error es la desviación estándar de los datos probados.

La Figura 8 presenta evidencia experimental adicional para verificar la mejora de la resistencia al daño por láser de las superficies KDP dañadas inicialmente mediante la reparación con microfresado y el efecto negativo de las marcas de las herramientas en la calidad de la reparación. La superficie del cristal inicialmente dañada con microindentación muestra un daño agravado después de la irradiación con láser con una fluencia de 2,40 J/cm2 como se muestra en la Fig. 8a1, a2, mientras que para la superficie reparada sin marca de lana en la Fig. 8b1, b2, incluso irradiada con láser. pulso con una fluencia mucho mayor (6,96 J/cm2), no aparecen nuevos daños en las superficies KDP reparadas. Sin embargo, cuando la superficie reparada con marcas de herramientas se irradia con un pulso láser de 5,29 J/cm2, aparecen nuevos daños por láser justo en las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación, como se muestra en las figuras 8c1,c2. Al comparar con los resultados de la simulación en la Fig. 6a, se puede encontrar que las marcas de herramientas de la superficie frontal pueden modular en gran medida la luz incidente y, en consecuencia, generar una serie de puntos calientes entre la región de marcas de herramientas. Cuando llega un láser incidente, incluso con baja fluencia, la energía puede concentrarse y multiplicarse en esta región confinada de punto caliente y, por lo tanto, iniciar el daño del láser en las marcas de la herramienta dentro del foso reparado, lo cual es muy consistente con el escenario de daño real que se muestra en la Fig. 8c2. Esto implica que las marcas de las herramientas son puntos débiles potenciales, lo que reduce la resistencia al daño por láser de los cristales KDP reparados. Los experimentos anteriores atestiguan que reparar el sitio del daño inicial con una fosa esférica puede contener positivamente el crecimiento del daño en los componentes ópticos KDP, mientras que las marcas de herramienta reproducidas por los defectos en los bordes cortantes ciertamente reducirían la calidad de la reparación hasta cierto punto.

Morfologías de las diversas superficies de KDP antes (a – c) y después (d – f) de la irradiación con pulsos láser de 355 nm: superficies inicialmente dañadas (a, d), superficies idealmente reparadas sin marcas de herramientas (b, e) y superficies reparadas con marcas de herramientas (c,f).

Las fluencias aplicadas son 2,40 J/cm2, 6,96 J/cm2 y 5,29 J/cm2, respectivamente, para superficies inicialmente dañadas, superficies reparadas sin y con marcas de herramientas.

Las marcas de la herramienta dentro del pozo de mitigación esférico se observan cuando las superficies de KDP dañadas inicialmente se reparan mediante microfresado. Con base en la información geométrica probada de las marcas de herramientas, la intensificación de la luz causada por el pozo de mitigación esférico con y sin marcas de herramientas se modela utilizando el algoritmo FDTD para investigar cuantitativamente el efecto negativo de las marcas de herramientas en la calidad de la reparación. Con la presencia de una sola marca de herramienta, los LIEF inducidos pueden alcanzar hasta 3,5 y 13,4, respectivamente, para las superficies delantera y trasera reparadas, que son 2,1 y 5,9 veces más grandes que las causadas por el hoyo reparado sin marca de herramienta. Se propone que la generación de puntos calientes de enfoque y ondas de interferencia causadas por las estructuras de marcas de herramientas con escalas micro/nano son responsables de la intensificación de la luz agravada. Además, los LIEF causados por las marcas de herramientas dependen de la densidad de las marcas de herramientas y múltiples marcas de herramientas pueden provocar una modulación mucho más fuerte de la luz láser incidente. El número de IP causados por múltiples marcas de herramientas en las superficies delantera y trasera experimentan un aumento casi lineal con el aumento de la densidad de las marcas de herramientas. El LIEF causado por múltiples marcas de herramientas en la superficie frontal asciende incluso a 1,5 veces más alto que el causado por una sola marca de herramienta debido a la interacción entre marcas de herramientas vecinas. Al realizar experimentos de daño por láser para muestras de KDP con diversas características de superficie, se verifica que reparar el sitio del daño inicial en un pozo de mitigación esférico mediante microfresado puede mejorar en gran medida la resistencia al daño por láser y la introducción de marcas de herramientas reduciría su reparación. calidad. Se encontró que el LIDT para superficies de cristal reparadas con marcas de herramientas se redujo a 5,59 J/cm2 (355 nm, 6,4 ns), que es solo el 83,6% del de un pozo de mitigación esférico idealmente reparado. Los resultados del experimento son consistentes con los resultados de la simulación mediante la consideración combinada del umbral de daño del láser, el factor de mejora de la intensidad de la luz y los escenarios de daño del láser y puntos calientes. Estos resultados podrían proporcionar un criterio para una evaluación integral de las superficies ópticas reparadas, que son beneficiosas para la fabricación en volumen y el reciclaje de componentes ópticos de gran apertura con un alto umbral de daño inducido por láser en sistemas láser de alta potencia.

Cómo citar este artículo: Chen, M.-J. et al. Papel de las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación esférico fabricado mediante microfresado en la calidad de reparación del cristal de KH2PO4 dañado. Ciencia. Rep. 5, 14422; doi: 10.1038/srep14422 (2015).

Moses, la IE y los colaboradores del NIC. La campaña de encendido nacional: estado y avances. Núcleo. Fusión 53, 104020 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Reyné, S., Duchateau, G., Natoli, JY y Lamaignère, L. Daño inducido por láser de cristales de KDP por pulsos de 1 ω nanosegundos: influencia de la orientación del cristal. Optar. Expreso 17, 21652–21665 (2009).

ADS del artículo Google Scholar

Palmier, S. y col. Optimización de un proceso de mitigación láser en sílice fundida dañada. Aplica. Navegar. Ciencia. 255, 5532–5536 (2009).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Stolz, CJ La instalación nacional de ignición: el camino hacia un futuro energético libre de carbono. Fil. Trans. R. Soc. A 370, 4115–4129 (2012).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Ross, JS y cols. Plomo (Pb) hohlraum: objetivo de la energía de fusión inercial. Ciencia. Rep. 3, 1453 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Hawley-Fedder, R. et al. NIF pockels células y cristales de conversión de fecuencia. Proc. SPIE 5341, 121-126 (2004).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Huracán, OA et al. Ganancia de combustible superior a la unidad en una implosión de fusión confinada inercialmente. Naturaleza 506, 343–348 (2014).

Artículo CAS ADS Google Scholar

De Yoreo, JJ, Burnham, AK & Whitman, PK Desarrollo de cristales KH2PO4 y KD2PO4 para el láser más potente del mundo. En t. Madre. Rev. 47, 113-152 (2002).

Artículo CAS Google Scholar

Ji, SH y cols. Generación de cuarto armónico de coincidencia de fase no crítica de un láser de 1053 nm en un cristal ADP. Ciencia. Rep. 3, 1605 (2013).

Artículo de Google Scholar

Liu, FF y cols. Efecto de la sobresaturación sobre el montículo de crecimiento direccional de cristales de KDP. Ciencia. Rep. 4, 6886 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Carr, CW, Cross, DA, Norton, MA y Negres, RA El efecto de la forma y duración del pulso láser sobre el tamaño en el que se inician los sitios de daño y las implicaciones para la reparación posterior. Optar. Expreso 19, A859 – A864 (2011).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Guillet, F., Bertussi, B., Lamaignere, L., Leborgne, X. y Minot, B. Resultados preliminares sobre la mitigación del daño superficial del KDP mediante el método de hoyuelos de bola. Proc. SPIE 6720, 672008 (2007).

Artículo de Google Scholar

Demos, SG, Negress, RA, Raman, RN, Rubenchik, AM y Feit, MD Respuesta del material durante la descomposición inducida por láser de nanosegundos dentro de la superficie de salida de sílice fundida. Fotónica láser Rev. 7, 444–452 (2013).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Chen, X. et al. El efecto de un campo eléctrico sobre el daño termomecánico de defectos nodulares en recubrimientos dieléctricos multicapa irradiados por un pulso láser de nanosegundos. Ciencia ligera. Aplica. 2, e80, 10.1038/lsa.2013.36 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, PF y cols. Luminiscencia en los vidrios a base de fosfato que contienen fluoruro: un posible origen de su alta resistencia al daño inducido por el láser de pulso de nanosegundos. Ciencia. Rep. 5, 8593 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Negres, RA et al. Descomposición de cristales de KH2PO4 durante la descomposición inducida por láser. Aplica. Física. Letón. 86, 171107 (2005).

ADS del artículo Google Scholar

Carr, CW, Radousky, HB, Rubenchik, AM, Feit, MD y Demos, SG Dinámica localizada durante el daño inducido por láser en materiales ópticos. Física. Rev. Lett. 92, 087401 (2004).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Cormont, P. y col. Impacto de dos calentamientos con láser de CO2 para reparar daños en una superficie de sílice fundida. Optar. Expreso 18, 26068–26076 (2010).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Wolfe, JE, Qiu, SR y Stolz, CJ Fabricación de fosas de mitigación para mejorar la resistencia al daño por láser en espejos dieléctricos mediante mecanizado con láser de femtosegundo. Aplica. Optar. 50, C457–C462 (2011).

Artículo de Google Scholar

Hrubesh, LW y cols. Métodos para mitigar el crecimiento del daño superficial iniciado por láser en ópticas DKDP a 351 nm. Proc. SPIE 4932, 180-191 (2003).

ADS del artículo Google Scholar

Geraghty, P. y col. Mitigación del crecimiento de daños superficiales en ópticas KDP/DKDP utilizando un contorneado con fresa de extremo de bolas de micromecanizado de diamante monocristalino. Proc. SPIE 6403, 64030Q (2007).

Artículo de Google Scholar

Taylor, JS y cols. Ingeniería de precisión dentro de la campaña nacional de encendido. Décima Conferencia Internacional de la Sociedad Europea de Ingeniería de Precisión y Nanotecnología 2, 143–150 (2010).

Google Académico

Cheng, J. y col. Fabricación de un pozo de mitigación esférico sobre cristal de KH2PO4 mediante microfresado y modelado de su intensificación de luz inducida. Optar. Expreso 21, 16799–16813 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Matthews, MJ, Bass, IL, Guss, GM, Widmayer, CC y Ravizza, FL Efectos de intensificación posteriores asociados con la mitigación de sílice fundida con láser de CO2. Proc. SPIE 6720, 67200A (2007).

Artículo de Google Scholar

Chen, MJ, Cheng, J., Li, MQ y Xiao, Y. Estudio de la propiedad de modulación del láser incidente mediante microdefectos superficiales en cristal de KH2PO4. Mentón. Física. B 21, 064212 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Cheng, J. y col. Influencia de las grietas superficiales en la resistencia al daño inducido por láser del frágil cristal de KH2PO4. Optar. Expreso 22, 28740–28755 (2014).

ADS del artículo Google Scholar

Génin, FY, Salleo, A., Pistor, TV & Chase, LL Papel de la intensificación de la luz por grietas en la ruptura óptica de las superficies. J. Optar. Soc. Soy. 18, 2607–2616 (2001).

ADS del artículo Google Scholar

Lorentzon, J. & Jarvstrat, N. Desgaste de herramientas de modelado en aleación de mecanizado de carburo cementado 718. Int. J. Mach. Manual de herramientas. 22, 1072–1080 (2008).

Artículo de Google Scholar

Bloembergen, N. Papel de las grietas, los poros y las inclusiones absorbentes en el umbral de daño inducido por láser en las superficies de dieléctricos transparentes. Aplica. Optar. 12, 661–664 (1973).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Sullivan, DM Simulación electromagnética utilizando el método FDTD (eds. Roger, DP & Richard, B.) 79–89 (IEEE Press, Nueva York, EE. UU. 2000).

Lozano, G. et al. Plasmónica para iluminación de estado sólido: excitación mejorada y emisión direccional de fuentes de luz altamente eficientes. Ciencia ligera. Aplica. 2, e66, 10.1038/lsa.2013.22 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Zhou, L., Yu, X. y Zhu, J. Nanoconos de núcleo metálico/carcasa de semiconductor para mejorar la absorción solar de banda ancha. Nano Lett. 14, 1093–1098 (2014).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Zhu, Z., Cheng, X., Huang, L. y Liu, Z. Intensificación del campo de luz inducida por nanoinclusiones en películas ópticas delgadas. Aplica. Navegar. Ciencia. 258, 5126–5130 (2012).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Qiu, SR y cols. Búsqueda de geometrías de mitigación óptimas para recubrimientos multicapa de alto reflector resistentes al láser. Aplica. Optar. 50, C373–C381 (2011).

Artículo de Google Scholar

Génin, FY et al. Daño del láser en la superficie posterior de la óptica de sílice de 355 nm debido a la difracción de Fresnel en partículas contaminantes de la superficie frontal. Aplica. Optar. 39, 3654–3663 (2000).

ADS del artículo Google Scholar

Feit, MD y Rubenchik, AM Influencia de las grietas del subsuelo en el daño superficial inducido por láser. Proc. SPIE 5273, 264–272 (2004).

ADS del artículo Google Scholar

Stolz, CJ, Feit, MD y Pistor, TV Intensificación láser mediante inclusiones esféricas incrustadas en recubrimientos multicapa. Aplica. Optar. 45, 1594-1601 (2006).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Descargar referencias

Los autores desean agradecer a la Dra. Sheng Jiang de la Universidad Estatal de Ohio por su lectura cuidadosa y sus útiles comentarios sobre este artículo. También les gustaría agradecer la amable ayuda del Sr. Yan-Quan Geng del Centro de Investigación de Micro/Nano Tecnología del Instituto de Tecnología de Harbin por su ayuda en las pruebas de la morfología de las muestras. Este trabajo fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 51275113) y el Proyecto Principal Nacional de Ciencia y Tecnología de China (No. 2013ZX04006011-215).

Chen Ming-Jun y Cheng Jian contribuyeron igualmente a este trabajo.

Centro de Ingeniería de Precisión, Escuela de Ingeniería Mecatrónica, Instituto de Tecnología de Harbin, Harbin, 150001, China

Ming-Jun Chen, Jian Cheng, Jing-He Wang, Yong Xiao y Ming-Quan Li

Centro de Investigación de Fusión Láser, Academia de Ingeniería Física de China, Mianyang, 621900, China

Xiao-Dong Yuan, Wei Liao y Hai-Jun Wang

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

MJC y JC contribuyeron igualmente a este trabajo. MJC y XDY concibieron el trabajo y supervisaron la preparación del manuscrito. JC, MJC y MQL realizaron las simulaciones FDTD. WL, HJW, YX, JC y XDY diseñaron las pruebas de daños por láser y analizaron los datos. JHW, JC, YX y MJC fabricaron y caracterizaron las muestras de KDP. JC escribió el manuscrito con el aporte de otros coautores. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Los autores no declaran tener intereses financieros en competencia.

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Chen, MJ., Cheng, J., Yuan, XD. et al. Papel de las marcas de herramientas dentro del pozo de mitigación esférico fabricado mediante microfresado en la calidad de reparación del cristal de KH2PO4 dañado. Representante científico 5, 14422 (2015). https://doi.org/10.1038/srep14422

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Recibido: 13 de mayo de 2015

Aceptado: 28 de agosto de 2015

Publicado: 24 de septiembre de 2015

DOI: https://doi.org/10.1038/srep14422

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