表面损伤

无论如何精心制造，每种光学元件都会在表面下方产生一定程度的表面下损伤，如裂纹、残余应力、污染物和空洞。¹ 这些缺陷可能是在制造过程中造成的，也可能是所使用材料的类型或质量固有的。用激光照射时，表面下损伤会提高吸收和散射，产生热量并导致光通量降低。在使用大功率激光器或系统处于明显的机械应力状态时，这些性能异常可能导致系统故障。

研磨和抛光过程会留下在抛光再沉积或拜尔培层下方约 0.1μm 到数十微米的表面下损伤。再沉积是光学元件的顶层，由于抛光过程中的化学反应回流到细小的表面划痕上²。再沉淀层下方的缺陷层包含大多数基片裂缝和其他缺陷，通常会向下延伸到光学元件表面下方1-100μm 处。然后，一个变形层会将这个缺陷层与无缺陷的大块材料分离开来（图 1）。

图 1: 制造过程中遗留的表面下损伤³

除非使用特殊的激光级抛光和清洁工艺，否则杂质可能会在抛光过程中被困在再沉积层中。用越来越细的砂砾进行抛光可以进一步减少表面下损伤的数量，但这种损伤无法完全消除。用更细的砂砾进行抛光可以提高光学元件的质量，但会增加抛光所需的时间，从而增加成本。有效的激光光学抛光工艺可以消除深层的表面下损伤，无效的抛光工艺只能将损伤隐藏在拜尔培层之下。

参考文献

1. Fine, Kevin R, et al. “OPTICS FABRICATION: Subsurface Damage Is Measured Nondestructively.” Laser Focus World, June 2006.
2. Finch, G. Ingle. “The Beilby Layer on Non-Metals.” Nature, vol. 138, no. 3502, 1936, pp. 1010–1010., doi:10.1038/1381010a0.
3. Collier, David, and Rod Schuster. “Superpolishing Deep-UV Optics.” Photonics Spectra, February 2005.