真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜，通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散，制备了有机物质量面密度不同的元件表面，定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明：样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时，由于膜层孔隙被填充，膜层的表面粗糙度略有减小；随着沉积量增加，有机物附着影响表面形貌，粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低，这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加，而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理，并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。

在液晶显示面板行业, 边缘场开关技术在生产过程中易导致Zara不良的高发, 降低产品良率, 导致生产成本增加。Zara不良根据点灯现象可以分为散状Zara、团状Zara、辉点数和未确认面板污渍类4类。经大量取屏分析, 发现Zara不良与摩擦后清洗机的内部洁净度和清洗能力有较大关联。本文从过滤器滤径减小、KOH流程优化、直供水改造、腔室污染降低等方面进行了改善研究, 通过机理分析和大量试验验证, 将Zara不良由0.74%改善至0.24%, 验证了提升摩擦后清洗机洁净度对Zara不良改善有重要作用, 同时也取得了良好的经济效益: 年收益1 338万元。

针对光学系统在实际工作中元件表面污染粒子对光的散射问题, 以空气中Al2O3污染粒子为例, 基于米氏散射理论, 模拟和分析了元件表面双向反射分布函数(BRDF)随散射角的变化规律, 进而定量计算了元件表面全积分散射值(TIS)。在此基础上, 进一步分析了影响表面洁净度的三个主要因素(空气洁净度、工作面朝向和曝露时间)对元件表面BRDF及其TIS值的影响。结果表明, 空气洁净度等级、工作面放置方向和曝露时间等对元件表面散射量的影响均较为明显。其中, 工作面的放置方向对元件表面的散射影响尤为突出, 水平向上放置(TIS=1.93×10-4)较之垂直放置时(TIS=8.07×10-5)散射量增大一个量级, 而较之工作面水平向下放置时(TIS=3.12×10-6)增大两个量级。最后, 以卡塞格伦望远镜为例, 针对其主镜的污染容限问题, 分析了不同空气洁净度条件下主镜表面洁净度达到污染容限所用的曝露时间, 可为实际工作中污染控制和保证系统对微弱目标信号的有效探测提供参考。

片状放大器腔内钕玻璃表面的洁净度是保证放大器高工作性能和长寿命的关键指标，而合理的腔内流场分布是放大器保持腔内洁净的前提条件。运用计算流体力学方法，利用Fluent软件对纯氮气冲洗片状放大器过程中的腔内流场进行模拟，并在样机上验证了模型的有效性；通过调整放大器的进出气口结构及位置排布，获得了最佳的流场分布。实验结果表明，相比未优化放大器，优化后的放大器仅使用一半时间就可以达到相同的腔内洁净度等级，且钕玻璃表面洁净度更高。

The cleanliness of neodymium glass surface in the slab amplifier is a key indicator of guaranteeing high performance and long lifetime of amplifiers, and the reasonable internal flow field distribution is the prerequisite for keeping clean in the amplifier cavity. By means of computational fluid dynamics method and with the Fluent software, the internal flow field of slab amplifier cavity in the purging process of pure nitrogen is simulated, and the model validity is verified on the prototype system. By adjusting the structure and location arrangement of air inlets and outlets of the amplifier, the optimal flow field distribution is obtained. The experimental results show that compared with those of the non-optimized amplifier, the optimized amplifier not only takes only half time to obtain the same required cleanliness, but also the cleanliness of neodymium glass surface is higher.

光路内环境的洁净度、温度、相对湿度对大功率激光的传输、发射会产生重要影响, 采用充入非吸收气体的方法不适用于腔体壁厚较薄、含有窗口和旋转关节的结构, 针对光路结构特点, 设计了激光光路环境控制装置, 采用充气控制器采集压差、温差、相对湿度及洁净度参数, 自动控制电控球阀与排气电磁阀的启闭, 通过自动充排气充入高纯氮气、液氮, 排出原有气体, 并保持压差在合理范围内, 实现了对光路内环境的洁净度、相对湿度和温度的控制, 保证了高能激光光束的传输质量。

为了进一步提高点源透射比测试准确度, 明确点源透射比测试环境需求, 提出了一种定量分析空气洁净度对点源透射比测试准确度影响的方法.该方法以Mie散射理论为基础, 采用蒙特卡洛模拟方法, 对空气中尘埃的尺寸和数量进行随机模拟, 得到不同空气洁净度等级下空气中尘埃对点源透射比测试准确度的影响.以直径为800 mm、点源透射比设计值为10－9量级的某太空望远镜为例进行定量分析, 结果表明: 为了满足该空间光学系统的点源透射比测试需求, 空气洁净度等级应优于ISO class 6, 此时空气中尘埃引起的点源透射比测试误差约为10－10量级;ISO class每升高一级, 测试误差约增大10倍.