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在惯性约束聚变(ICF)装置中，为了提高激光驱动系统的输出光束质量，需要对光学元件的面形进行严格控制。为了提高光学元件性能，元件表面需要镀制激光薄膜。然而镀膜后元件面形会发生改变。目前针对薄膜应力造成的形变的研究工作较多，通过调整沉积参数来减小薄膜应力，控制光学元件的面形变化。在实际的工艺研究中发现两个问题：首先，在真空蒸发镀膜之后，部分光学元件发生了与薄膜应力作用不符的无规则形变，面形难以控制；其次，在镀膜元件的存放过程中，面形受各种环境因素影响较大，其中的规律尚未得到明确。本文将结合这些难点，分别开展一系列基础性研究工作。
首先，对真空蒸镀过程中，基底自身应力的分布状态变化进行了分析。通过建模分析表明，由装夹产生的基底自重应力和温度梯度形成的热应力对镀膜元件的面形影响很小，可忽略不计。通过实验证明，基底在材料熔制和研磨加工中形成的残余应力是无规则形变的来源，并验证了在光学加工流程中加入精密退火工序，可有效消除基底残余应力，有效降低蒸镀热过程中基底的无规则形变。
针对镀膜后变形最严重的高反射光学元件，分析了激光高反膜的应力性质。实验结果表明激光高反膜应力通常表现出压应力，致使镀膜元件面形趋于突起。
研究了镀膜元件在存放过程中面形的变化机制，明确SiO2薄膜多孔的微结构吸附环境中水分子形成水致应力，使薄膜残余应力发生变迁。水致应力源于：水分子偶极矩相互排斥的物理机制和水合作用的化学机制。一系列跟踪实验被设置用于研究薄膜应力的变化趋势，结果表明随存放时间的延长，薄膜应力由压应力向张应力转变，镀膜元件面形向凹陷方向变化；随环境湿度的升高，水致压应力将增大，元件形变趋于凸起，反之亦然。