真空紫外激光辐照对熔石英表面氧空位的影响

真空紫外激光辐照对熔石英表面氧空位的影响匚ZZ1在真空环境下利用紫外脉冲激光对熔石英元件表面进行了低于损伤阈 值的辐照，通过X射线光电子能谱对激光诱导的表面氧空位进行了精细表征。 研究结果表明：在10-3Pa的高真空环境下熔石英表面易受紫外激光激励形成低 结合能的O1s( 531 eV)，这种非稳定结构在后续紫外脉冲激光辐照下会出现Si- O 键断裂从而产生氧空位，氧空位产生的程度取决于激光脉冲能量、发次以及 真空度，且对熔石英元件的抗损伤性能有显著的负面影响。透明熔石英材料因具备紫外吸收小、化学性能稳定、抗激光损伤能力强 等特性而被用作紫外激光传输的首选材料，如在用于惯性约束聚变研究的高功 率固体激光装置中，熔石英是当前唯一可应用于终端光学组件的紫外激光高负 载材料；基于准分子激光器的脉冲激光沉积(PLD)系统也常用熔石英元件作为 真空靶室窗口玻璃。熔石英在大气环境下可通过紫外脉冲激光预辐照提高抗损 伤性能，但真空环境下的紫外激光辐照却能导致抗损伤性能的下降。过去的相 关研究对该现象进行了初步探索，从实验数据上证实了高真空环境下的紫外脉 冲激光辐照能够导致熔石英元件表面出现氧空位，该类缺陷增强了熔石英表面 对紫外脉冲激光的吸收，从而降低元件的抗损伤能力，但已有的相关工作对于 氧空位产生的机制仍缺乏进一步的研究。因此，深入研究真空环境下熔石英元 件在紫外脉冲激光作用下表面氧空位的演变规律及其诱导机制对紫外激光系统 的真空应用显得尤为重要。本次研究利用紫外脉冲激光在真空环境下对熔石英元件表面进行辐照， 通过改变辐照能量密度和辐照次数来改变表面氧缺陷的诱导条件，利用X射线 光电子能谱仪(XPS)对熔石英表面氧缺陷的变化规律进行了表征，在对表征数