优良镀膜材料及工艺技术样品实验光学显微镜
激光窗口与透镜元件的使用、维护及保养
在激光应用中，窗口与透镜元件的破坏形式主要有熔化、蒸发
、分解、破裂、膜层脱落或污染、烧坏等。输出窗口与透镜经常在
基底材料熔化或分解前破坏，其原因与材料的光学、力学和导热等
性能以及元件的加工与镀膜质量等密切相关。
第一，热破坏。激光通过窗口会引起体吸收和表面吸收，因光
学加工和镀膜所造成的表面吸收是影响窗口热破坏的一个重要因素
。
通过选择低吸收和高导热的红外光学材料并提高光学；加工精
度，选择优良的镀膜材料及工艺技术，都可能降低红外光学元件的
总体吸收，进而减少热破坏。与此同时，应设计良好的窗口安装与
冷却结构，且采用通水进行强制冷却，能够保证激光器和激光加工
的正常工作，也是提高窗口和透镜元件抗热破坏能力及延长使用寿
命的有效途径。
第二，压力破坏。激光器一般在2．7～12kPa的负压下工作。G
aAs或ZnSe窗口多用金属环与真空橡皮压封。窗口本身要承受外界
大气压力，机械加压也会产生应力并限制了窗口的胀缩，强激光照
射会产生热应力，当这些应力的总和超过窗口材料在某一厚度下的
临界破坏应力时，就会导致窗口破坏。
GaAs的抗压缩强度和力学强度都很高，热膨胀系数较小，这给
抗压力破坏提供了有利条件。设计恰当的装配结构与配合公差，并
注意正确的安装方法，既能保证窗口达到密封，又不致因装配过紧
而限制元件的胀缩。合适的光学元件尺寸和调整激光光强度分布，
以尽量减小径向热梯度，对有效地防止或减少窗口元件的破坏会起
良好作用。
第三，微小杂质和污染引起的破坏。由予光腔电极、壳体、绝
缘材料或气体中混入的细微杂质飞溅到窗口表面，大气中灰尘或冷
凝水附着到窗口外表面，导光装置掉落渣屑或激光加工中汽化产生
的大量涂覆物及熔化物反喷或溅射到透镜表面，均可能造成光学元
件的表面污染。这些杂质微粒或污染物将强烈地吸收激光，并首先
造成局部膜层的破坏而产生热应力。一旦窗口或透镜元件表面受到
污染，常常在激光输出功率不太高的情况下便将元件烧坏。为此，
改善激光和激光加工的工作环境，采取密闭或高速吹气等措施保护
元件表面不受污染，提高膜层防潮能力及膜层硬度使表面牢固耐擦
，在使用过程中注意观察元件表面的污染状况并及时或定期清洁处
理镜片，均能防止或减少红外光学元件的破坏，并可延长其使用寿
命。
