優良鍍膜材料及工藝技術樣品實驗光學顯微鏡
激光窗口與透鏡元件的使用、維護及保養
在激光應用中，窗口與透鏡元件的破壞形式主要有熔化、蒸發
、分解、破裂、膜層脫落或污染、燒壞等。輸出窗口與透鏡經常在
基底材料熔化或分解前破壞，其原因與材料的光學、力學和導熱等
性能以及元件的加工與鍍膜質量等密切相關。
第一，熱破壞。激光通過窗口會引起體吸收和表面吸收，因光
學加工和鍍膜所造成的表面吸收是影響窗口熱破壞的一個重要因素
。
通過選擇低吸收和高導熱的紅外光學材料并提高光學；加工精
度，選擇優良的鍍膜材料及工藝技術，都可能降低紅外光學元件的
總體吸收，進而減少熱破壞。與此同時，應設計良好的窗口安裝與
冷卻結構，且采用通水進行強制冷卻，能夠保證激光器和激光加工
的正常工作，也是提高窗口和透鏡元件抗熱破壞能力及延長使用壽
命的有效途徑。
第二，壓力破壞。激光器一般在2．7～12kPa的負壓下工作。G
aAs或ZnSe窗口多用金屬環與真空橡皮壓封。窗口本身要承受外界
大氣壓力，機械加壓也會產生應力并限制了窗口的脹縮，強激光照
射會產生熱應力，當這些應力的總和超過窗口材料在某一厚度下的
臨界破壞應力時，就會導致窗口破壞。
GaAs的抗壓縮強度和力學強度都很高，熱膨脹系數較小，這給
抗壓力破壞提供了有利條件。設計恰當的裝配結構與配合公差，并
注意正確的安裝方法，既能保證窗口達到密封，又不致因裝配過緊
而限制元件的脹縮。合適的光學元件尺寸和調整激光光強度分布，
以盡量減小徑向熱梯度，對有效地防止或減少窗口元件的破壞會起
良好作用。
第三，微小雜質和污染引起的破壞。由予光腔電極、殼體、絕
緣材料或氣體中混入的細微雜質飛濺到窗口表面，大氣中灰塵或冷
凝水附著到窗口外表面，導光裝置掉落渣屑或激光加工中汽化產生
的大量涂覆物及熔化物反噴或濺射到透鏡表面，均可能造成光學元
件的表面污染。這些雜質微粒或污染物將強烈地吸收激光，并首先
造成局部膜層的破壞而產生熱應力。一旦窗口或透鏡元件表面受到
污染，常常在激光輸出功率不太高的情況下便將元件燒壞。為此，
改善激光和激光加工的工作環境，采取密閉或高速吹氣等措施保護
元件表面不受污染，提高膜層防潮能力及膜層硬度使表面牢固耐擦
，在使用過程中注意觀察元件表面的污染狀況并及時或定期清潔處
理鏡片，均能防止或減少紅外光學元件的破壞，并可延長其使用壽
命。
