熔石英光学元件经过精密加工后亚表面存在大量缺陷，这些缺陷在强激光辐照下易引发激光诱导损伤，威胁熔石英元件在紫外激光（351 nm/355 nm）辐照下的正常运行。在湿法刻蚀工艺中，刻蚀液与熔石英材料发生化学反应，钝化亚表面结构裂纹，去除污染杂质，从而降低缺陷对损伤的影响，提高元件抗激光损伤性能。分析了熔石英光学元件的损伤机理，介绍了强酸沥滤、氢氟酸基刻蚀技术及其他湿法刻蚀技术的进展情况，比较了湿法刻蚀中不同刻蚀参数对元件抗激光损伤阈值的影响，总结了该领域的研究现状并对今后的发展趋势进行了展望。

为了提高熔石英元件的抗激光损伤能力, 采用基于氢氟酸刻蚀的湿法化学技术去除元件内的激光损伤诱因。利用不同的氢氟酸溶液处理经氧化铈抛光的熔石英元件, 并对元件的刻蚀速率、表面洁净度、粗糙度、透过率和激光损伤性能进行评价。研究结果表明, 与传统的静态刻蚀相比, 在质量分数为6%的氢氟酸刻蚀溶液中引入能量密度约为0.6 W/cm2的兆声能量对元件的溶解速率和激光损伤性能没有明显的提升作用; 化学刻蚀产生的沉积物对元件表面粗糙度和透过率均有不利影响, 且沉积物比例与所用的刻蚀液成分和浓度密切相关; 经质量分数6%或12%的纯氢氟酸溶液刻蚀(5±1) μm深度后, 熔石英元件的激光损伤阈值相比于未刻蚀元件提升了约1.9倍; 熔石英元件的激光损伤性能与表面粗糙度和透过率之间不是简单的线性关系, 但激光损伤阈值较理想的元件(＞20 J/cm2@3ns)往往具有较光滑的表面, 即表面粗糙度＜2 nm, 由此可以确定有利于熔石英元件激光损伤性能的刻蚀条件, 并获得元件表面粗糙度的控制指标。

提出荧光成像技术用于无损探测熔石英光学元件亚表面缺陷,利用该方法获得不同加工工艺下熔石英光学元件的亚表面缺陷。结合熔石英光学元件损伤性能研究,分析了熔石英光学元件亚表面缺陷与其损伤性能的关联关系。结果表明,熔石英光学元件损伤阈值与荧光缺陷密度呈反比关系,即亚表面荧光缺陷较少的样品损伤性能较好。这说明利用该技术方法可以有效评价熔石英光学元件的损伤性能。该研究结果对光学元件加工技术具有指导意义。

讨论了国内外提高抗激光损伤性能的技术方法,指出不同方法的优势。主要从微观组织、材料体系、涂层制备方法、损伤阈值、反射率和吸收率等几个角度展开论述。综述了不同材料制备的涂层提高抗激光损伤性能的研究进展,从微观组织、组织颗粒、新研究方法方面展望未来的研究方向:研究颗粒直径对抗激光损伤性能的影响,并将MATLAB、ANSYS等软件应用到提高抗激光损伤性能研究领域。