激光诱导损伤对熔石英玻璃弯曲强度弱化影响及安全设计

激光诱导损伤是导致熔石英真空光学元件突发破裂的根本原因。本工作采用神光-Ⅲ原型装置终端光学组件的熔石英真空光学元件制作了标准样品,统计分析了熔石英玻璃样品表面损伤形貌特征,探究了激光诱导损伤对熔石英玻璃样品弯曲强度的影响。结果表明:激光诱导熔石英玻璃损伤点形貌为典型的半椭球体,损伤点深度随其长度增大呈上升趋势,深度极限基本不超过2mm;损伤点对熔石英玻璃弯曲强度影响非常明显,含损伤点的样品平均弯曲强度仅为不含损伤点样品平均弯曲强度的41%。随着损伤点长度和深度增大,熔石英玻璃的弯曲强度总体呈下降趋势,但当损伤点长度大于15 mm,弯曲强度下降趋势明显缓和,损伤点长深比对弯曲强度无明显影响。熔石英玻璃真空窗口光学元件安全设计,应考虑玻璃弯曲强度离散性及持久应力作用综合影响,且在损伤点位置处的最大弯曲拉应力不应超过其弯曲强度设计值。