Laser Polishing

7/28/2019 Laser Polishing

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C o m b i n e d A d v a n c e d F i n i s h i n g a n d U V - L a s e r C o n d i t i o n i n g f o rP r o d u c i n g U V - D a m a g e - R e s i s t a n t F u s e d S i l i c a O p t i c s

J o s e p h A . M e n a p a c e a , B e r n i e P e n e t r a n t e a , D o n G o l i n i b , A l S l o m b a c ,P h i l E . M i l l e r a , T o m P a r h a m ' , M i k e N i c h o l s a , a n d J o h n P e t e r s o n a

a L a w r e n c e L i v e r m o r e N a t i o n a l L a b o r a t o r y ,7 0 0 0 E a s t A v e n u e L i v e r m o r e C A , 9 4 5 5 0 - 9 2 3 4b Q E D T e c h n o l o g i e s , L L C , 1 0 4 0 U n i v e r s i t y A v e n u e , R o c h e s t e r N Y 1 4 6 0 7C Z y g o C o r p o r a t i o n , P . O . B o x 4 4 8 , M i d d l e f i e l d C T 0 6 4 5 5 - 0 4 4 8A B S T R A C T

L a s e r i n d u c e d d a m a g e i n i t i a t i o n o n f u s e d s i l i c a o p t i c s c a n l i m i t t h e l i f e t i m e o f t h e c o m p o n e n t s w h e n u s e d i n h i g h p o w e rU v l a s e r e n v i r o n m e n t s . F o e e x a m p l e i n i n e r t i a l c o n f i n e m e n t f u s i o n r e s e a r c h a p p l i c a t i o n s , t h e o p t i c s c a n b e e x p o s e d t ot e m p o r a l l a s e r p u l s e s o f a b o u t 3 - n s e c w i t h a v e r a g e f l u e n c e s o f 8 J / c m 2 a n d p e a k f l u e n c e s b e t w e e n 1 2 a n d 1 5 J / c m 2 .D u r i n g t h e p a s t y e a r , w e h a v e f o c u s e d o n o p t i m i z i n g t h e d a m a g e p e r f o r m a n c e a t a w a v e l e n g t h o f 3 5 5 - n m ( 3 w ) , 3 - n s e cp u l s e l e n g t h , f o r o p t i c s i n t h i s c a t e g o r y b y e x a m i n i n g a v a r i e t y o f f i n i s h i n g t e c h n o l o g i e s w i t h a c h a l l e n g e t o i m p r o v e t h el a s e r d a m a g e i n i t i a t i o n d e n s i t y b y a t l e a s t t w o o r d e r s o f m a g n i t u d e . I n t h i s p a p e r , w e d e s c r i b e r e c e n t a d v a n c e s i ni m p r o v i n g t h e 3 0 ) d a m a g e i n i t i a t i o n p e r f o r m a n c e o f l a b o r a t o r y - s c a l e z i r c o n i u m o x i d e a n d c e r i u m o x i d e c o n v e n t i o n a l l yf i n i s h e d f u s e d s i l i c a o p t i c s v i a a p p l i c a t i o n o f p r o c e s s e s i n c o r p o r a t i n g m a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g ( M R F ) , w e t c h e m i c a le t c h i n g , a n d U V l a s e r c o n d i t i o n i n g . D e t a i l s o f t h e a d v a n c e d f i n i s h i n g p r o c e d u r e s a r e d e s c r i b e d a n d c o m p a r i s o n s a r em a d e b e t w e e n t h e p r o c e d u r e s b a s e d u p o n l a r g e a r e a 3 w d a m a g e p e r f o r m a n c e , p o l i s h i n g l a y e r c o n t a m i n a t i o n , a n d o p t i c a ls u b s u r f a c e d a m a g e .K e y w o r d s : m a g n e t i c f l u i d , p o l i s h i n g a b r a s i v e s , m a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g , s u b s u r f a c e d a m a g e , e t c h i n g , U V l a s e rc o n d i t i o n i n g , d a m a g e t h r e s h o l d , s u r f a c e m o d i f i c a t i o n , p o l i s h i n g l a y e r .

1 . I N T R O D U C T I O NM e t h o d s f o r r e d u c i n g l a s e r d a m a g e i n i t i a t i o n s i t e s t h a t l e a d t o c a t a s t r o p h i c f a i l u r e o f f u s e d s i l i c a o p t i c s a r e o f c r i t i c a li m p o r t a n c e t o t h e l a s e r - d r i v e n I n e r t i a l C o n f i n e m e n t F u s i o n r e s e a r c h ( I C F ) c o m m u n i t y . T h e y a r e a l s o o f i m p o r t a n c e t ot h e m u l t i - b i l l i o n d o l l a r s e m i c o n d u c t o r c a p i t a l e q u i p m e n t m a r k e t . I n l i t h o g r a p h y e q u i p m e n t u s e d f o r m a n u f a c t u r i n g o fs i l i c o n i n t e g r a t e d c i r c u i t s , u l t r a v i o l e t l i g h t i n t h e r a n g e o f 3 4 0 - 3 6 0 n m i s t y p i c a l l y u s e d . T h e r e a r e m a n y c o m m e r c i a ll a s e r s t h a t u s e l i g h t w a v e l e n g t h s a t 3 6 0 n m o r l e s s . T h e a b i l i t y t o s u b s t a n t i a l l y i m p r o v e t h e r e s i s t a n c e t o o p t i c a ld e t e r i o r a t i o n o f l a s e r c o m p o n e n t s i n s u c h d e v i c e s i s i m p o r t a n t , s i n c e t h e c h i e f l i m i t i n g i s s u e f o r l a s e r m a t e r i a l s i s t h e i rl a s e r d a m a g e p e r f o r m a n c e . U n f o r t u n a t e l y , s u c c e s s i n u s i n g c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g m e t h o d s h a s b e e n l i m i t e d i n r e d u c i n gt h e i n i t i a t i o n o f d a m a g e s i t e s w h e n f u s e d s i l i c a o p t i c s a r e e x p o s e d t o h i g h - p o w e r l a s e r s a t t h e s e w a v e l e n g t h s .T h e s u s t a i n e d p e r f o r m a n c e o f h i g h p e a k p o w e r l a s e r s , s u c h a s t h o s e u s e d f o r i n e r t i a l I C F r e s e a r c h , i s l i m i t e d b y t h ed a m a g e t o o p t i c a l c o m p o n e n t s 1 ' 2 t h a t c o m p r i s e t h e o p t i c a l c h a i n u s e d t o d e l i v e r t h e l a s e r b e a m t o t h e f u s i o n c a p s u l e . T h ed a m a g e i n i t i a t e s i n s m a l l ( t e n s o f m i c r o m e t e r s ) s i t e s w h o s e p a r t i c u l a r s i z e i s d e p e n d e n t u p o n t h e p e a k f l u e n c e o f t h el a s e r . T h e s i z e o f t h e d a m a g e g r o w s e x p o n e n t i a l l y w i t h t h e n u m b e r o f s h o t s a n d c a n c r e a t e e x c e s s i v e s c a t t e r a n d b e a mm o d u l a t i o n 3 . R e p l a c i n g t h e d a m a g e d o p t i c s i s a n o p t i o n f o r s u s t a i n e d p e r f o r m a n c e o f t h e l a s e r s y s t e m , b u t s u c h a no p t i o n i s e x p e n s i v e . M e t h o d s o f s t o p p i n g d a m a g e g r o w t h h a v e b e e n r e c e n t l y d e v e l o p e d , b u t t h e i r i m p l e m e n t a t i o nr e q u i r e s a m e t h o d o f r e d u c i n g t h e n u m b e r o f s i t e s .T h e l a r g e s t a n d m o s t p o w e r f u l l a s e r s d e s i g n e d f o r I C F r e s e a r c h a r e f l a s h l a m p p u m p e d n e o d y m i u m - g l a s s o p e r a t e a t aw a v e l e n g t h o f 1 0 5 3 n m w h i c h i s t h e n c o n v e r t e d t o a t h i r d h a r m o n i c ( 3 w ) a t 3 5 1 n m 4 ' 5 . I n t h e f i n a l o p t i c s s t a g e o f a n I C F

* C o n e s p o n d e n c e : E m a i l : m e n a p a c e l l l n l . g o v ; T e l e p h o n e : 9 2 5 - 4 2 3 - 0 8 2 9 ; F a x : 9 2 5 - 4 2 2 - 5 7 1 8

Laser-Induced Damage in Optical Materials 2001, Gregory J. Exarhos, Arthur H. Guenther,Keith L. Lewis, M. J. Soileau, Christopher J. Stolz, Editors, Proceedings of SPIE Vol. 4679 (2002)

2002 SPIE 0277-786X/02/$15.0056

Copyright 2002 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers. This paper was published in Proceedings of SPIEand is made available as an electronic reprintwith permission of SPIE. One print or electronic copy may be made for personal use only. Systematic or multiple reproduction, distribution to multiple locations viaelectronic or other means, duplication of any material in this paper for a fee or for commercial purposes, or modification of the content of the paper are prohibited.


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l a s e r , t h e i n f r a r e d b e a m s a r e c o n v e r t e d t o u l t r a v i o l e t b e a m s , a n d t h e n f o c u s e d o n t o t h e t a r g e t . T h e f i n a l o p t i c s w i l l b ei r r a d i a t e d b y a d i s t r i b u t i o n o f f l u e n c e s , p e a k i n g a t a b o u t 1 5 J / c m 2 f o r a 3 - n s e c p u l s e a t a w a v e l e n g t h o f 3 5 1 n m . O p t i c a lc o m p o n e n t s , p a r t i c u l a r l y m a d e o f f u s e d s i l i c a , a r e e s s e n t i a l f o r s h a p i n g t h e l a s e r b e a m s a n d d e l i v e r i n g t h e s e b e a m s t o t h et a r g e t . T h e s e o p t i c s s u f f e r f r o m w e a k e n e d a r e a s t h a t a r e p r o n e t o d a m a g e a t t h e l a s e r f l u e n c e s e x p e c t e d o r p l a n n e d i n t h ea f o r e m e n t i o n e d l a s e r s y s t e m s . D a m a g e c a n o c c u r a t t h e f u n d a m e n t a l l a s e r w a v e l e n g t h o f 1 0 5 3 n m a n d , e s p e c i a l l y , a t t h et r i p l e d w a v e l e n g t h o f 3 5 1 n m . T h e r e a r e t w o o p t i o n s t h a t w o u l d e n a b l e c o n t i n u e d u s e o f t h e o p t i c s . O n e o p t i o n i s t om i t i g a t e t h e g r o w t h o f t h e d a m a g e s i t e s b e f o r e t h e y c a n c r e a t e e x c e s s i v e s c a t t e r a n d b e a m m o d u l a t i o n 1 ' 6 8 . T h e o t h e ro p t i o n i s t o d r a s t i c a l l y r e d u c e t h e n u m b e r o f i n i t i a t i o n s i t e s p r e s e n t o n t h e o p t i c s f o l l o w i n g o p t i c a l f i n i s h i n g 9 .

D a m a g e i n i t i a t i o n o n f u s e d s i l i c a o p t i c s i n h i g h f l u e n c e U V l a s e r e n v i r o n m e n t s c a n a r i s e f r o m v a r i o u s m a n u f a c t u r i n gf l a w s a n d h a n d l i n g p r o c e s s e s u s e d d u r i n g o p t i c f a b r i c a t i o n . I m p r o p e r h a n d l i n g a n d c l e a n l i n e s s o f t h e o p t i c s c a n c a u s ed a m a g e i n i t i a t i o n b y i n t r o d u c i n g c o n t a m i n a n t s o n t o t h e o p t i c a l s u r f a c e s . S u c h c o n t a m i n a n t s c a n a b s o r b e n e r g y a n di n i t i a t e d a m a g e u p o n l a s e r b e a m e x p o s u r e . S i m i l a r l y , t h e c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g p r o c e s s i t s e l f c a n l e a d t o t h e f o r m a t i o no f d a m a g e s i t e s 1 0 1 3 . S u c h d a m a g e s i t e s r e s u l t f r o m b o t h s u r f a c e a n d s u b s u r f a c e m e c h a n i c a l d a m a g e t h a t i s i n h e r e n t t o t h eh i g h n o r m a l l o a d s a s s o c i a t e d w i t h c o n v e n t i o n a l l a p p o l i s h i n g . I n a d d i t i o n t o t h e m e c h a n i c a l d a m a g e i t s e l f , s u c h s u r f a c ea n d s u b s u r f a c e c r a c k s c a n s e r v e a s s i t e s t h a t c a n t r a p o p t i c a l l y a b s o r b i n g s p e c i e s , s u c h a s i r o n , c e r i a , a n d o t h e rc o n t a m i n a n t s , w h i c h a r e t y p i c a l l y p r e s e n t i n t h e p o l i s h i n g p r o c e s s . W h i l e i m p r o v e m e n t i n d a m a g e i n i t i a t i o n d e n s i t y c a nb e r e a l i z e d b y u t i l i z i n g z i r c o n i a - b a s e d p o l i s h i n g s l u r r i e s ' 4 , c o n v e n t i o n a l l a p p o l i s h i n g i n e v i t a b l y r e s u l t s i n b o t h s u r f a c ea n d s u b s u r f a c e m e c h a n i c a l d a m a g e d u e t o t h e h i g h n o r m a l l o a d s p r e s e n t f r o m t h e w e i g h t o f t h e o p t i c o n t h e l a p b e d .B e c a u s e o f t h i s , t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r p e r s i s t s r e g a r d l e s s o f h o w c a r e f u l o n e i s i n c o n t r o l l i n g t h e p r o c e s s . S i m i l a re f f e c t s a r e o b s e r v e d w i t h o t h e r t y p e s o f c o n v e n t i o n a l f i n i s h i n g s u c h a s s m a l l t o o l p o l i s h i n g .M a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g ' 5 2 ' ( M R F ) h a s b e e n r e c e n t l y d e s c r i b e d a s a n a d v a n c e d p o l i s h i n g t e c h n i q u e t h a t c a n f i n i s ho p t i c s w i t h o u t p r o p a g a t i n g t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r . T h e t e c h n i q u e c a n a l s o r e m o v e p r e e x i s t i n g s u b s u r f a c e d a m a g eu n d e r t h e c o r r e c t c o n d i t i o n s . T h e r e m o v a l o fs u b s u r f a c e d a m a g e u s i n g M R F c a n b e a t t r i b u t e d t ot h e s m a l l n o r m a l s t r e s s a p p l i e d t o t h e g l a s s s u r f a c ec o m p a r e d t o l a r g e s h e a r s t r e s s w h i c h i s c r e a t e d b yt h e i n t e r a c t i o n o f t h e t o o l ' s m a g n e t i c f i e l d a n d t h eM R f l u i d t h r o u g h t h e c o n v e r g i n g g a p b e t w e e n t h eo p t i c a n d t o o l ' s p o l e f a c e s . T h e s h e a r s t r e s sa p p l i e d t o t h e o p t i c r e s u l t s i n h i g h r a t e s o f m a t e r i a l

r e m o v a l w i t h l i t t l e m e d i a l c r a c k f o r m a t i o n .I : r > C n m n a t dp 1 i t h n a y e rr m a t e n a T h i s p a p e r c o m p a r e s t h e r e s u l t s o f 3 w d a m a g e_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ V t e s t i n g o n c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e d o p t i c s a n do p t i c s p o l i s h e d u s i n g M R F . A d d i t i o n a l p o s t -p r o c e s s i n g p r o c e d u r e s i n v o l v i n g h y d r o f l u o r i c a c i de t c h i n g 2 2 a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g 9 a r e a l s od i s c u s s e d w h i c h , w h e n c o m b i n e d w i t hc o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g a n d M R F p o l i s h i n g , r e s u l ti n i m p r o v e d 3 0 ) d a m a g e r e s i s t a n c e w h e n c o m p a r e dt o t h e u s e o f a n y o f t h e t e c h n i q u e s w h e n u s e da l o n e . T h i s c o m b i n e d a d v a n c e d f i n i s h i n g p r o c e s sp r o v i d e s a m e a n s o f f a b r i c a t i n g U V d a m a g e r e s i s t a n t o p t i c a l c o m p o n e n t s w i t h m i n i m a l c h a n g e s i n t h e m a n u f a c t u r i n g

p r o c e s s a s s h o w n i n F i g u r e 1 .2 . E X P E R I M E N T A L

T h e e x p e r i m e n t a l m a t r i x s h o w n i n T a b l e 1 i s d e s i g n e d t o e x p l o r e t h e e f f e c t s o f M R F , H F e t c h i n g , a n d U V l a s e rc o n d i t i o n i n g o n c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d o p t i c s p r o v i d e d b y d i f f e r e n t v e n d o r s . B o t h l a r g e a p e r t u r e a n d s u b s c a l e o p t i c s a r ec o n s i d e r e d i n t h e e x p e r i m e n t s t o i l l u s t r a t e a n y d i f f e r e n c e s i n p e r f o r m a n c e d u e t o v e n d o r s p e c i f i c p r o c e s s e s . T h e s a m p l e sp o l i s h e d b y Z y g o c o n s i s t o f 1 5 . 2 c m - d i a m e t e r b y 1 . 0 - c m t h i c k f u s e d s i l i c a o p t i c s ( C o r n i n g 7 9 8 0 ) . T h e s e s p e c i m e n sw e r e p r e p a r e d b y c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h i n g b o t h s i d e s o f t h e o p t i c s u s i n g b e s t - k n o w n c o n t i n u o u s p i t c h p o l i s h i n g

F i g u r e 1 : C o m b i n e d a d v a n c e d f i n i s h i n g r e c i p e t o i m p r o v e U Vd a m a g e r e s i s t a n c e o f f u s e d s i l i c a o p t i c s .

Proc. SPIE Vol. 4679 57


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t e c h n i q u e s a n d z i r c o n i a ( Z r O x ) s l u r r y . A s u b s e t o f t h e o p t i c s w a s a l s o s u b j e c t e d t o M R F f i n a l p o l i s h i n g u s i n g s t a n d a r dc e r i a ( C e O x ) s l u r r y c o n t a i n e d i n a n i r o n b a s e d M R f l u i d m e d i a . F o r t h e s e s p e c i m e n s , 1 t m o f m a t e r i a l w a s r e m o v e du s i n g M R F . T h e " V e n d o r 1 " , T a b l e 1 , o p t i c sT a b l e 1 : E x p e r i m e n t a l m a t r i x u s e d t o c o m p a r e v a r i o u s f i n i s h i n g a n d c o n s i s t o f s u b s e c t i o n s c u t f r o m a 4 3 - c m X 4 3 -p o s t - p r o c e s s i n g t e c h n i q u e s o n t h e v e n d o r s u p p l i e d o p t i c s . X i d e n t i f i e s c m X 2 . 5 - c m l a r g e a p e r t u r e o p t i c ( C o r n i n g 7 9 8 0t h e p r o c e s s e s t h a t a r e e x p l o r e d v i a l a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g . f u s e d s i l i c a ) o r i g i n a l l y p r e p a r e d i n 2 0 0 0 u s i n g ap r o p r i e t a r y b e s t - k n o w n p r o c e s s t h a t o p t i m i z e s

3 w d a m a g e p e r f o r m a n c e . T h e s e o p t i c s r e p r e s e n to u r r e f e r e n c e f o r t h e p r e s e n t s t u d i e s s i n c e t h e ya r e t h e b e s t - p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e dl a r g e o p t i c s t e s t e d a t L L N L . T h e s u b s e c t i o n su s e d i n t h e e x p e r i m e n t s w e r e s q u a r e m e a s u r i n g1 4 . 3 - c m X 1 4 . 3 - c m X 2 . 5 - c m t h i c k . T h e" V e n d o r 2 " o p t i c s c o n s i s t o f s u b s e c t i o n s c u tf r o m a 4 3 - c m X 4 3 - c m X 1 . 0 - c m l a r g e a p e r t u r eo p t i c o r i g i n a l l y p r e p a r e d i n 1 9 9 9 d u r i n g t h ee a r l y p o r t i o n o f o u r l a r g e a p e r t u r e o p t i cf i n i s h i n g d e v e l o p m e n t e f f o r t s . D u r i n g t h ep o l i s h i n g o f t h e s e o p t i c s , l i t t l e a t t e n t i o n w a sp a i d t o t h e t y p e o f p o l i s h i n g s l u r r y u s e d a n d t h ee x t e n t o f s u b s u r f a c e d a m a g e e n c o u n t e r e dd u r i n g t h e f a b r i c a t i o n p r o c e s s . T h e s u b s e c t i o n sw e r e s q u a r e m e a s u r i n g 1 4 . 3 - c m X 1 4 . 3 - c m X1 . 0 - c m t h i c k . T h e L L N L - p o l i s h e d s p e c i m e n sc o n s i s t o f s u b s e c t i o n s c u t f r o m a l a r g e a p e r t u r eo p t i c o f t h e s a m e v i n t a g e a s t h a t p r o v i d e d b y" V e n d o r 2 " . T h e s u b s e c t i o n s w e r e s u b j e c t e d t oa d d i t i o n a l f i n i s h i n g a t L L N L u s i n g c o n t i n u o u s p i t c h p o l i s h i n g t e c h n i q u e s a n d C e O x s l u r r y w i t h w h i c h 2 5 j t m o f f u s e ds i l i c a w a s r e m o v e d f r o m e a c h o f t h e o p t i c a l s u r f a c e s . S e l e c t e d o p t i c s f r o m t h e s e l a t t e r t y p e s w e r e s u b j e c t e d t o M R F f i n a lp o l i s h i n g a t Q E D w h e r e a u n i f o r m l a y e r o f f u s e d s i l i c a w a s r e m o v e d f r o m e a c h o f t h e o p t i c s u r f a c e s u s i n g C e O x o rn a n o - d i a m o n d M R f l u i d m e d i a .I n a l l e x p e r i m e n t s , t h e o p t i c s w e r e c l e a n e d u s i n g o u r b e s t - k n o w n c l e a n i n g p r o c e d u r e s 2 3 p r i o r t o e t c h i n g a n d o p t i m i z e d3 0 ) l a s e r c o n d i t i o n i n g / d a m a g e t e s t i n g . T h i s c l e a n i n g p r o c e d u r e i n c l u d e d a s t a n d a r d b u f f i n g w i t h c o l l o i d a l a l u m i n a a s o n eo f t h e c l e a n i n g s t e p s . T h e e t c h e d s p e c i m e n s w e r e p r e p a r e d a t L L N L b y i m m e r s i n g t h e c l e a n e d o p t i c s i n a n a q u e o u ss o l u t i o n o f 2 0 : 1 l o w - p a r t i c u l a t e - g r a d e b u f f e r e d - o x i d e e t c h c o m p o s e d o f 3 8 % ( w / w ) a m m o n i u m f l u o r i d e a n d 2 . 4 5 %( w / w ) H F a t 2 3 C . A f t e r a 5 7 m i n u t e s i m m e r s i o n t i m e , 2 j t m o f f u s e d s i l i c a w a s r e m o v e d f r o m b o t h o f t h e o p t i c a ls u r f a c e s o f t h e Z y g o - s u p p l i e d s a m p l e s . T h e o t h e r o p t i c t y p e s w e r e i m m e r s e d f o r 2 8 m i n u t e s t o r e m o v e 1 t m o f m a t e r i a lf r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s . T h e o p t i c s w e r e s u b s e q u e n t l y w a s h e d t h o r o u g h l y u s i n g d i s t i l l e d d e - i o n i z e d w a t e r , d r i e d , a n dc l e a n e d b y L L N L p e r s o n n e l u s i n g t h e f u s e d s i l i c a o p t i c s c l e a n i n g p r o c e d u r e s d e s c r i b e d a b o v e .

L a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g 2 4 w a s c o n d u c t e d u s i n g a f r e q u e n c y - t r i p l e d S p e c t r a - P h y s i c s N d : Y A G l a s e r o p e r a t i n g a t 3 5 5 -n m w i t h a 7 . 5 - n s e c t e m p o r a l s y s t e m p u l s e w i d t h a n d a s p o t s i z e o f 1 m m . P e a k l a s e r f l u e n c e w a s d e t e r m i n e d u s i n g t h ep e a k f l u e n c e m e a s u r e d f o r a G a u s s i a n - s h a p e d b e a m s p o t s c a l e d f r o m t h e s y s t e m t e m p o r a l p u l s e w i d t h t o a n e q u i v a l e n t 3 -n s e c w i d e p u l s e b y t ' 1 2 s c a l i n g , w h e r e t r e p r e s e n t s t h e r a t i o o f t h e p u l s e l e n g t h s . A r e a s c a n s w e r e c o n d u c t e d w i t h r a s t e rs t e p s i z e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e m e a s u r e d G a u s s i a n w i d t h a t 5 0 % o f t h e p e a k i n t e n s i t y v a l u e . T h e p e a k p r o b e f l u e n c e w a sh e l d w i t h i n + 1 - 5 % o f t a r g e t v i a c o m p u t e r c o n t r o l o f t h e l a s e r s y s t e m ' s e n e r g y a t t e n u a t o r . D a m a g e d e t e c t i o n a n dq u a n t i f i c a t i o n w a s a c c o m p l i s h e d b y s i d e l i g h t i n g t h e o p t i c w i t h w h i t e l i g h t a n d i m a g i n g t h e a r e a o f o p t i c b e i n g d a m a g et e s t e d o n t o a s c a n n i n g l i n e a r C C D m e g a - p i x e l a r r a y 2 4 . T h i s d i a g n o s t i c e n a b l e d a d i g i t a l m i c r o g r a p h t o b e g e n e r a t e d o ft h e a r e a u n d e r t e s t t h a t h i g h l i g h t e d d e f e c t s w i t h i n t h e b u l k a n d o n t h e o p t i c s u r f a c e w i t h a r e s o l u t i o n o f 8 0 - j n r i l p i x e l a n d1 0 - i m s e n s i t i v i t y . T h e d i g i t a l m i c r o g r a p h w a s s u b s e q u e n t l y a n a l y z e d a n d d e f e c t s i d e n t i f i e d v i a t h r e s h o l d i m a g ep r o c e s s i n g a n d c o u n t i n g t e c h n i q u e s . T h e a r e a s c a l i n g a p p r o a c h d e s c r i b e d b y S c h w a r t z , e t a l . 2 4 , w a s n o t u s e d d u e t o t h ed i f f i c u l t y i n s e l e c t i n g W e i b u l l c o e f f i c i e n t s w h e n n o d a m a g e c a n b e o b s e r v e d i n t h e t e s t e d a r e a . A l l v a l u e s a r e t h e r e f o r er e p o r t e d a s r a w , u n c o r r e c t e d d a m a g e d e n s i t i e s .

S u b s c a l eO p t i c s

F u l l - s c a l e N I FV e n d o r s

C e O x a n d n a n o d i a m o n d M R Fi u e d

Proc. SPIE Vol. 467958


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F o r t h e o p t i c s t h a t w e r e n o t s u b j e c t e d t o l a s e r c o n d i t i o n i n g , l a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g w a s c o n d u c t e d b y r a s t e r s c a n n i n go v e r t h e t e s t a r e a s w h i l e h o l d i n g t h e l a s e r f l u e n c e c o n s t a n t . F o r t h e l a s e r c o n d i t i o n e d o p t i c s , t h e s p e c i m e n s w e r es u b j e c t e d t o 3 l a r g e a r e a l a s e r s c a n s a t a p u l s e w i d t h o f 7 . 5 n s e c a n d p e a k f l u e n c e s o f 4 , 6 , a n d 8 J / c m 2 , e a c h b e f o r e b e i n gp r o b e d a t l a s e r f l u e n c e s s t a r t i n g a t 1 0 J / c m 2 . A s i n t h e u n c o n d i t i o n e d e x p e r i m e n t s , t h e s e l a r g e a r e a l a s e r r a s t e r s c a n sw e r e c o n d u c t e d o v e r t h e t e s t a r e a s w h i l e h o l d i n g t h e l a s e r f l u e n c e c o n s t a n t .3 . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N

3 . 1 Z y g o Z r O x C o n v e n t i o n a l l y F i n i s h e d a n d M R F F i n i s h e d F u s e d S i l i c a O p t i c sT h e f i n i s h e d o p t i c s s u p p l i e d b y Z y g o d e m o n s t r a t e t h e f e a s i b i l i t y o f u s i n g M R F i n f a b r i c a t i n g 3 w d a m a g e - r e s i s t a n to p t i c s . T h e s e e x p e r i m e n t s p r o v i d e a d i r e c t c o m p a r i s o n b e t w e e n t h e d a m a g e d e n s i t i e s o f t h e t w o o p t i c s t h a t w e r ep r e p a r e d i d e n t i c a l l y b y l a p p o l i s h i n g u s i n g Z r O x s l u r r y , o n e o f w h i c h w a s s u b j e c t e d t o f u r t h e r f i n i s h i n g b y M R F a n d o n eo f w h i c h w a s n o t . T h e e x p e r i m e n t s a l s o p r o v i d e i n f o r m a t i o n c e n t r a l t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o m b i n e d M R F , w e te t c h i n g , a n d 3 0 ) p o s t p r o c e s s i n g p r o c e d u r e u s e d t o y i e l d s u p e r i o r p e r f o r m a n c e o p t i c s . T h e r e s u l t s o f l a r g e a r e a d a m a g et e s t i n g c o n d u c t e d o n e a c h o f t h e s p e c i m e n s a r e l i s t e d i n T a b l e s 2 a n d 3 a n d p l o t t e d i n F i g u r e s 2 a n d 3 .T a b l e 2 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d o n 1 5 . 2 - c m - d i a m e t e r b y 1 . 0 - c m - t h i c k f u s e d s i l i c a s a m p l e s p o l i s h e d b y Z y g o u s i n g Z r O xc o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g . R e p o r t e d d a m a g e d e n s i t y i s i n s i t e s / c m 2 a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t 3 5 5 n m w i t h n o c o r r e c t i o nf o r b e a m s h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t o e q u i v a l e n t v a l u e s a t 3 - n s e c .

F l u e n c e( J / c m 2 )

Z y g o Z r O xA s I s Z y g o C o n d i t i o n e dZ r O x Z y g o E t c h e dZ r O x Z y g o E t c h e d -C o n d i t i o n e d Z r O x4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 06 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 08 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0

1 0 0 . 3 2 0 . 0 3 0 . 0 0 0 . 0 01 2 1 . 0 0 0 . 2 5 0 . 8 1 0 . 0 21 4 N o t T e s t e d 1 . 0 0 1 . 2 5 0 . 1 1

L a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g o n t h e Z y g o Z r O x- 4 Z y j o Z O x i s 4 y T O o n d t o n d c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d p a r t s y i e l d s d a m a g e

h . e 1 r n c 2 d e n s i t i e s c o m p a r a b l e t o t h o s e o b s e r v e d o n1 0 0 o p t i c s t h a t a r e c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d u s i n gt h e b e s t k n o w n m e t h o d s f o r 3 w f u s e d s i l i c ac f a b r i c a t i o n , T a b l e 2 a n d F i g u r e 2 . T h ec o m p a r i s o n s a r e b a s e d u p o n d a m a g e d e n s i t i e st a k e n f r o m m e a s u r e m e n t s m a d e i n M a r c hi 2 0 0 1 o n a 4 3 - c m X 4 3 - c m X 2 . 5 - c m l a r g ea p e r t u r e f l a t o p t i c s u p p l i e d b y V e n d o r 1 t h a t& i r e p r e s e n t e d t h e b e s t 3 w o p t i c f a b r i c a t i o np r o c e d u r e k n o w n a t t h a t t i m e . T h e u n e t c h e do Q 1 a n d u n c o n d i t i o n e d Z y g o Z r O x f i n i s h e d p a r t( Z y g o Z r O x a s i s ) e x h i b i t s d a m a g ep e r f o r m a n c e a b o u t 1 . 5 - 2 t i m e s b e t t e r t h a n t h e4 6 1 0 1 2 1 4 1 u n e t c h e d a n d u n c o n d i t i o n e d V e n d o r 1

F u e n J f r m ) s u p p l i e d o p t i c ( b a s e l i n e 1 ) . T h i s s u p p o r t se a r l i e r e x p e r i e n c e t h a t t h e u s i n g Z r O x s l u r r yF i g u r e 2 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d a t 3 5 5 n m , 3 n s e c , o n 1 5 . 2 c m d u r i n g t h e e n t i r e c o n v e n t i o n a l f i n i s h i n gd i a m e t e r b y 1 . 0 c m t h i c k f u s e d s i l i c a s a m p l e s p o l i s h e d b y Z y g o u s i n g p r o c e s s r e d u c e s t h e d e l e t e r i o u s e f f e c t s a r i s i n gZ r O x c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g . f r o m l i g h t a b s o r b i n g s p e c i e s , s u c h a s C e O xs l u r r y , w h i c h c a n b e i n t r o d u c e d i n t o t h es u r f a c e p o l i s h i n g a n d s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r s . T h e s e l a y e r s t y p i c a l l y c o n t a i n a n a d m i x t u r e o f p o l i s h i n g s l u r r y a n do t h e r c o n t a m i n a n t s t h a t c a u s e d a m a g e w h e n i r r a d i a t e d a t h i g h l a s e r f l u e n c e . W i t h 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g ( Z y g o Z r O xc o n d i t i o n e d ) , a f a c t o r o f 3 - 1 0 i m p r o v e m e n t i n p e r f o r m a n c e i s o b s e r v e d o v e r t h a t o f t h e u n e t c h e d Z r O x p o l i s h e d o p t i c .

1 0

I

0 . 0 0 1



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T h i s p l a c e s i t s d a m a g e p e r f o r m a n c e b e t w e e n t y p i c a l a n d t h e b e s t d a m a g e p e r f o r m a n c e o b s e r v e d o n l a r g e a p e r t u r e f l a to p t i c s ( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d b a s e l i n e 2 ) . T h e i m p r o v e m e n t i s m o s t p r o n o u n c e d a t l o w e r l a s e r f l u e n c e s . T h i s i s s i m i l a rt o t h e f a c t o r o f 3 - 8 i m p r o v e m e n t s i n d a m a g e d e n s i t y t h a t r e s u l t s f r o m c o n v e n t i o n a l C e O x p o l i s h e d o p t i c s t h a t a r e e t c h e d .E t c h i n g 2 t m f r o m t h e s u r f a c e s o f t h e Z r O x f i n i s h e d o p t i c ( Z y g o Z r O x e t c h e d ) i m p r o v e s d a m a g e p e r f o r m a n c e t o a l e v e le q u i v a l e n t t o t h a t o b s e r v e d o n p a r t s t h a t u n d e r g o 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g . L a s e r c o n d i t i o n i n g a t 3 w o f t h e e t c h e d Z r O x p a r t( Z y g o Z r O x e t c h e d a n d c o n d i t i o n e d ) y i e l d s a p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n t b e y o n d t h e b e s t d a m a g e p e r f o r m a n c e o b s e r v e df o r c o n d i t i o n e d h i g h q u a l i t y o p t i c s ( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d , b a s e l i n e 2 ) b y a b o u t a f a c t o r o f 1 0 . T h e i m p r o v e m e n t sa c h i e v e d b y t h e c o m b i n a t i o n o f e t c h i n g a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g p r o c e s s e s o n t h e Z r O x o p t i c s s u g g e s t t h a t p a r t i c u l a t eo r t h i n f i l m c o n t a m i n a t i o n i s p r e s e n t i n t h e p o l i s h i n g a n d s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r s w h i c h i m p a c t s d a m a g e p e r f o r m a n c e .E t c h i n g i s s u c c e s s f u l i n r e m o v i n g o r m i n i m i z i n g t h i s c o n t a m i n a t i o n a n d i t s e f f e c t s o n l a s e r d a m a g e p e r f o r m a n c e a n d 3 wc o n d i t i o n i n g p r o v i d e s f o r f u r t h e r i m p r o v e m e n t b y r e m o v i n g w h a t t h e e t c h i n g p r o c e s s l e a v e s b e h i n d .L a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g o n t h e Z y g o M R F f i n i s h e d p a r t s , T a b l e 3 a n d F i g u r e 3 , y i e l d s m i x e d r e s u l t s r a n g i n g f r o ma m o n g t h e w o r s t t o t h e b e s t - p e r f o r m i n g o p t i c d e p e n d i n g u p o n t h e p o s t - M R F p o l i s h i n g p r o c e d u r e s u s e d .T a b l e 3 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d o n 1 5 . 2 - c m - d i a m e t e r b y 1 . 0 - c m - t h i c k f u s e d s i l i c a s a m p l e s p o l i s h e d b y Z y g o u s i n g Z r O xc o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g t e c h n i q u e s a n d f i n a l p o l i s h e d u s i n g M R F t o r e m o v e 1 i m o f m a t e r i a l . R e p o r t e d d a m a g e d e n s i t y i s i ns i t e s / c m 2 a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t 3 5 5 n m w i t h n o c o r r e c t i o n f o r b e a m s h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t o e q u i v a l e n tv a l u e s a t 3 - n s e c .

F l u e n c e( J / c m 2 ) Z y g o 1 p m C e O xM R F A s I s Z y g o C o n d i t i o n e d1 . t m C e O x M R F Z y g o E t c h e d 1 i mC e O x M R F Z y g o E t c h e d - C o n d i t i o n e d1 i m C e O x M R F4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 06 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 08 0 . 0 0 0 . 8 3 0 . 0 0 0 . 0 01 0 0 . 5 6 6 . 7 0 0 . 0 0 0 . 0 0

1 2 1 1 . 4 0 G r a y H a z e 0 . 0 6 0 . 0 11 4 G r a y h a z e N o t T e s t e d 1 . 0 6 0 . 0 2S i g n i f i c a n t d a m a g e d e n s i t i e s a r e o b s e r v e d o nt h e u n e t c h e d Z y g o C e O x M R F f i n i s h e d o p t i c sw h e n t e s t e d u n d e r b o t h u n c o n d i t i o n e d a n d 3 wl a s e r c o n d i t i o n e d p r o c e d u r e s . T h e u n e t c h e da n d u n c o n d i t i o n e d M R F o p t i c ( Z y g o 1 mC e O x M R F a s i s ) p o s s e s s e s u n a c c e p t a b l ed a m a g e d e n s i t y o f 0 . 5 6 s i t e s / c m 2 a t 1 0 J / c m 2a n d 1 1 . 4 0 s i t e s / c m 2 a t 1 2 J / c m 2 . D a m a g e i se v e n m o r e s e v e r e d u r i n g a n d a f t e r 3 w l a s e rc o n d i t i o n i n g w i t h t h e c o n d i t i o n e d M R F p a r t( Z y g o c o n d i t i o n e d 1 j i m C e O x M R F )d i s p l a y i n g d a m a g e d e n s i t i e s n e a r 0 . 8 3s i t e s / c m 2 a t 8 J / c m 2 a n d 6 . 7 0 s i t e s / c m 2 a t 1 0J / c m 2 . 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g i n t h i s i n s t a n c e i s

c o u n t e r p r o d u c t i v e . S u c h r e s u l t s a r eu n e x p e c t e d b a s e d u p o n p r e v i o u s e x p e r i e n c ew i t h i m p r o v e m e n t s g a i n e d b y l a s e rc o n d i t i o n i n g o n c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e do p t i c s . A s s u c h , d a m a g e t e s t i n g w a s n o tc o n d u c t e d a t h i g h e r f l u e n c e s d u e t o t h e r i s k o fc a t a s t r o p h i c f a i l u r e . T h e p o o r p e r f o r m a n c e o f

. - + - Z y q o 1 m I c r o n C e O x M R F a s I s- Z y g o e t c h e d I m i c r o n C o O s M R F- V e n d o r I c o n d i l l o n e d ( b a s e l i n e 2 )- * - z y g o c o n d I t I o n e d I m i c r o n C o O s M R F* Z y g o e t c h e d a n d c o n d ) t l o n o d I t n ) c r o n C e O x M R F V e n d o r I a s l s ( b a s e l i n e 1 }

. 1 :' ' .

. . . . " , . . . . , .

. , , ,

o6 / / 9 i 1 1 2 1 3 1 4 I S

F I u e c e ( . 1 k m ' )

F i g u r e 3 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d a t 3 5 5 a m , 3 n s e c , o n 1 5 . 2 c md i a m e t e r b y 1 . 0 c m t h i c k f u s e d s i l i c a s a m p l e s p o l i s h e d b y Z y g o u s i n gZ r O x c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g t e c h n i q u e s a n d f i n a l p o l i s h e d u s i n g M R Ft o r e m o v e 1 m o f m a t e r i a l .t h e u n e t c h e d M R F o p t i c s c a n m o s t l i k e l y b e a t t r i b u t e d t o o p t i c a l l y a b s o r b i n g i r o n a n d C e O x m e d i a u s e d b y t h e M R F t o o ld u r i n g f i n i s h i n g . T h e s e m a t e r i a l s h a v e a h i g h p r o b a b i l i t y o f c o m b i n i n g w i t h , o r b e i n g p r e s e n t i n , t h e o p t i c s u r f a c e s a st h i n f i l m s o r p a r t i c u l a t e i n c l u s i o n s i n t h e s u r f a c e p o l i s h i n g a n d s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r s . E t c h i n g 2 j t m f r o m t h es u r f a c e s o f t h e M R F p o l i s h e d s p e c i m e n y i e l d s a s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t i n d a m a g e p e r f o r m a n c e . T e s t i n g o f t h e e t c h e dM R F f i n i s h e d o p t i c s ( Z y g o e t c h e d 1 t m C e O x M R F ) r e s u l t s i n d a m a g e p e r f o r m a n c e e q u i v a l e n t t o t h a t o b s e r v e d f o r t h e



6/13

e t c h e d a n d u n c o n d i t i o n e d Z r O x f i n i s h e d p a r t s , u n e t c h e d a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n e d Z r O x f i n i s h e d p a r t s , a n d c o n d i t i o n e dh i g h q u a l i t y o p t i c s ( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d , b a s e l i n e 2 ) . A g a i n , t h e i m p r o v e m e n t b r o u g h t a b o u t b y e t c h i n g i s m o r ep r o n o u n c e d a t l o w e r l a s e r f l u e n c e s . C o m b i n i n g t h e e t c h i n g p r o c e s s w i t h 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g ( Z y g o e t c h e d a n d

c o n d i t i o n e d 1 t m C e O x M R F ) y i e l d s d a m a g e p e r f o r m a n c e s u p e r i o r t o a n y p r e v i o u s l y o b s e r v e d o n h i g h q u a l i t yc o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d l a r g e a p e r t u r e o p t i c s ( V e n d o r 1 b a s e l i n e s 1 a n d 2 ) . T h e d a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d u s i n g t h i sc o m b i n e d p r o c e d u r e i s 0 . 0 2 s i t e s / c m 2 a t 1 4 J / c m 2 w h i c h i s a b o u t a f a c t o r o f 5 0 - 1 5 0 t i m e s l o w e r t h a n t h e d e n s i t i e so b s e r v e d o n V e n d o r 1 s u p p l i e d o p t i c s . M o r e i m p o r t a n t , d a m a g e i s n o t o b s e r v e d a t f l u e n c e s l e s s t h a n 1 2 J / c m 2 , a n d o n l ya s i n g l e d a m a g e s i t e o b s e r v e d a t 1 2 J / c m 2 o v e r a 1 2 2 - c m 2 a n a l y s i s a r e a . T h i s b e h a v i o r h a s n o t b e e n p r e v i o u s l y o b s e r v e do n a n y c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d o p t i c t e s t e d a t L L N L . T h e d a m a g e d e n s i t y a t 1 4 J / c m 2 i s a l s o i m p r e s s i v e w i t h o n l y 2c u m u l a t i v e d a m a g e s i t e s o b s e r v e d o v e r t h e s a m e a n a l y s i s a r e a . T h e d a m a g e t e s t r e s u l t s s u g g e s t t h a t e t c h i n g t h e s u r f a c eo f t h e o p t i c s r e m o v e s M R F - i n d u c e d c o n t a m i n a t i o n ( i r o n a n d / o r C e O x ) p r e s e n t i n a t h i n p o l i s h i n g l a y e r . T h e r e m o v a l o ft h i s l a y e r b y e t c h i n g a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g l e a v e s a n e w e x p o s e d s u r f a c e f r e e f r o m c o n t a m i n a t i o n a n d f e w t o n o p i t sa n d c r a c k s t h a t c o u l d i n t e r a c t w i t h t h e l a s e r p r o b e t o i n d u c e d a m a g e .C h e m i c a l a n a l y s i s o f t h e e t c h s o l u t i o n s u s e d t o p r o c e s s t h e Z y g o Z r O x c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e d a n d M R F o p t i c s g i v e s a ni n d i c a t i o n o f t h e p o l i s h i n g l a y e r c o m p o s i t i o n t h a t i s r e m o v e d f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s b y e t c h i n g . F o r t h e Z r O x p o l i s h e dp a r t s , 8 . 1 5 p p m w o f z i r c o n i u m , 0 . 4 6 p p m w o f c e r i u m , a n d 1 . 6 2 p p m w o f i r o n a r e m e a s u r e d w i t h r e s p e c t t o t h e f u s e ds i l i c a r e m o v e d i n t h e e t c h s o l u t i o n s a f t e r r e m o v a l o f 2 t m o f S i 0 2 f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s v i a e t c h i n g . T h e s e a s s a y sp r o v i d e e v i d e n c e i n d i c a t i n g t h a t c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g l e a v e s a p o l i s h i n g l a y e r a n d p o t e n t i a l l y a s u b s u r f a c e d a m a g el a y e r a t o r n e a r t h e o p t i c a l s u r f a c e s w h i c h i s c o m p o s e d o f a n a d m i x t u r e o f m a t e r i a l s c o n t a i n e d i n t h e p o l i s h i n g s l u r r y a n df r o m o t h e r c o n t a m i n a n t s f r o m o t h e r p o l i s h i n g a n d f i n i s h i n g s t e p s . R e m o v a l o f t h e s e c o n t a m i n a n t s u s i n g w e t a c i d e t c h i n ge x p l a i n s t h e i m p r o v e m e n t i n d a m a g e p e r f o r m a n c e o b s e r v e d a s b o t h o f t h e c o n t a m i n a n t s a b s o r b s t r o n g l y i n t h eu l t r a v i o l e t . F o r t h e M R F - f i n i s h e d o p t i c s , 5 . 6 7 p p m w o f c e r i u m a n d 5 . 3 6 p p m w o f i r o n a r e m e a s u r e d w i t h r e s p e c t t o t h ef u s e d s i l i c a r e m o v e d i n t h e s o l u t i o n s a f t e r r e m o v a l o f 2 t m o f S i 0 2 f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s v i a e t c h i n g . T h e f i n a l M R Fp o l i s h a p p e a r s t o s u c c e s s f u l l y r e m o v e t h e z i r c o n i u m i n t h e o p t i c a l s u r f a c e s l e f t b e h i n d b y c o n v e n t i o n a l p o l i s h i n g b u tg e n e r a t e s a n e w p o l i s h i n g l a y e r c o n t a i n i n g M R f l u i d c o m p o n e n t s . T h e a m o u n t s o f i r o n a n d c e r i u m m e a s u r e d i n t h i si n s t a n c e s h o w s t h a t c o n t a m i n a t i o n b y a b s o r b i n g s p e c i e s a t p p m w l e v e l s a r e s u f f i c i e n t t o d e t e r i o r a t e t h e o p t i c ' s d a m a g er e s i s t a n c e t o h i g h l a s e r f l u e n c e s . T h i s e x p l a i n st h e p o o r p e r f o r m a n c e o b s e r v e d o n t h eu n e t c h e d M R F f i n i s h e d p a r t s r e g a r d l e s s o fc o n d i t i o n i n g a n d p a r t i a l l y e x p l a i n s t h ei m p r o v e m e n t s o b s e r v e d a f t e r e t c h i n g i s

p e r f o r m e d .B y i t s v e r y n a t u r e , M R F p o s s e s s e s a u n i q u ec a p a b i l i t y f o r f a b r i c a t i o n o f o p t i c s w i t h l o ws u b s u r f a c e d a m a g e . T h i s c a n b e a t t r i b u t e d t os m a l l n o r m a l s t r e s s l o a d i n g o n a g l a s s s u r f a c ec o m p a r e d t o s h e a r s t r e s s w h i c h i s c r e a t e d b yt h e i n t e r a c t i o n o f t h e t o o l ' s m a g n e t i c f i e l d a n dt h e M R f l u i d t h r o u g h t h e c o n v e r g i n g g a pb e t w e e n t h e o p t i c a n d t o o l ' s p o l e f a c e s . T h u s ,t h e s h e a r s t r e s s a p p l i e d t o t h e o p t i c r e s u l t s i nh i g h m a t e r i a l r e m o v a l t h r o u g h t h e u s e o fC e O x a b r a s i v e s w h i l e a t t h e s a m e t i m e

a v o i d i n g m e d i a l c r a c k f o r m a t i o n a n dp r o p a g a t i o n . T h e d a m a g e t e s t d a t a s u g g e s t st h a t t h i s i s t h e c a s e a n d t h a t o n l y s l i g h t s u r f a c em i x i n g o c c u r s w h e r e t h e i r o n a n d C e O x e x i s to n t h e o p t i c s u r f a c e s a n d c a n b e e a s i l y r e m o v e d w i t h e t c h i n g . D a r k - f i e l d m i c r o s c o p y o f t h e e t c h e d p a r t s s h o w s t h a t M R Ff i n i s h i n g r e s u l t s i n a d r a m a t i c r e d u c t i o n i n s u b s u r f a c e d a m a g e w h e n c o m p a r e d t o t h a t p r e s e n t o n c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e dp a r t s , F i g u r e 4 . T h e l a r g e n u m b e r o f s c a t t e r s i t e s a n d " c h a t t e r " o n t h e c o n v e n t i o n a l l y l a p p e d o p t i c a l s u r f a c e s s u g g e s t st h a t t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r i s s i g n i f i c a n t i n s p i t e o f c a r e t a k e n t o m a n a g e t h e d a m a g e d u r i n g p o l i s h i n g . I t a l s os u g g e s t s t h a t t h e l a r g e n u m b e r o f s i t e s l e a d t o a h i g h p r o b a b i l i t y f o r r e t e n t i o n o f a b s o r b i n g s p e c i e s t h a t c a n i n i t i a t e

F i g u r e 4 : A f t e r e t c h i n g , c o m p a r i s o n o f d a r k - f i e l d m i c r o s c o p y o nh i g h e s t q u a l i t y , c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e d p a r t s a n d M R F p o l i s h e d p a r t si l l u s t r a t e t h e d r a m a t i c d e c r e a s e i n s c a t t e r s i t e s a n d " c h a t t e r m a r k s "n o r m a l l y a s s o c i a t e d w i t h s u b s u r f a c e d a m a g e f r o m c o n v e n t i o n a lf i n i s h i n g .



7/13

d a m a g e w h e n i r r a d i a t e d a t h i g h f l u e n c e . I n c o n t r a s t , t h e e t c h e d M R F p o l i s h e d o p t i c a l s u r f a c e s s h o w a n e a r a b s e n c e o fs u b s u r f a c e d a m a g e t h a t e x p l a i n s t h e l a r g e i m p r o v e m e n t o b s e r v e d i n d a m a g e p e r f o r m a n c e w h e n c o m p a r e d t o t h e b e s tp e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e d o p t i c s .3 . 2 M R F F i n a l F i n i s h i n g a n d 3 w P o s t P r o c e s s i n g o f V e n d o r 1 C o n v e n t i o n a l l y F i n i s h e d F u s e d S i l i c a O p t i c s

T h e e x p e r i m e n t s i n v o l v i n g t h e a p p l i c a t i o n o f v a r i o u s c o m b i n a t i o n s o f M R F f i n a l p o l i s h i n g , w e t e t c h i n g , a n d 3 w p o s tp r o c e s s i n g t e c h n i q u e s t o s u b s e c t i o n s c u t f r o m t h e f u s e d s i l i c a f l a t p r o v i d e d b y V e n d o r 1 a r e i n t e n d e d t o s h o w t h a ti m p r o v e m e n t s i n d a m a g e p e r f o r m a n c e c a n b e m a d e b e y o n d t h a t o b s e r v e d f o r t h e b e s t p e r f o r m i n g l a r g e a p e r t u r ec o n v e n t i o n a l f i n i s h i n g p r o c e s s . A s i n t h e c a s e f o r t h e Z y g o - p r e p a r e d o p t i c s , t h e s e e x p e r i m e n t s a l l o w f o r d i r e c tc o m p a r i s o n o f t h e c o m b i n e d 3 w f i n i s h i n g p r o c e s s o n o p t i c s t h a t a r e f a b r i c a t e d u s i n g t h e s a m e p r o c e s s s t e p s . T h ee x p e r i m e n t s a r e a l s o m e a n t t o t e s t i f d i f f e r e n t M R f l u i d m e d i a a n d M R F r e m o v a l a m o u n t s c a n i m p a c t t h e o p t i c a l d a m a g ep e r f o r m a n c e . I n t h e s e i n s t a n c e s , M R f l u i d s c o n t a i n i n g n a n o - d i a m o n d a n d C e O x p o l i s h i n g m e d i a a r e e x a m i n e d . F o r M R Ff i n a l f i n i s h i n g u s i n g C e O x M R f l u i d , t w o d i f f e r e n t r e m o v a l a m o u n t s a r e e x p l o r e d w h i c h i n c l u d e 0 . 2 5 a n d 1 t m m a t e r i a lr e m o v a l f r o m b o t h o p t i c a l s u r f a c e s .T h e r e s u l t s o f l a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g c o n d u c t e d o n e a c h o f t h e s p e c i m e n s a r e l i s t e d i n T a b l e 3 a n d p l o t t e d i n F i g u r e 5 .E t c h i n g 1 t m f r o m t h e s u r f a c e s o f t h e V e n d o r 1 s u p p l i e d o p t i c r e s u l t s i n a b o u t a f a c t o r o f 4 i m p r o v e m e n t i n t h e d a m a g eT a b l e 3 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d o n 1 4 . 3 - c m X 1 4 . 3 - c m X 2 . 5 - c m f u s e d s i l i c a o p t i c c u t f r o m f u l l s i z e N I F f l a t o p t i c p o l i s h e db y V e n d o r 1 . R e p o r t e d d a m a g e d e n s i t y i s i n s i t e s / c m 2 a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t 3 5 5 n m w i t h n o c o r r e c t i o n f o r b e a ms h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t o e q u i v a l e n t v a l u e s a t 3 - n s e c .

F l u e n c e( J / c m 2 )

V e n d o r1 E t c h e dV e n d o r 1E t c h e d -C o n d i t i o n e d

V e n d o r 1C o n d i t i o n e d 1p . m n a n o -d i a m o n d M R F

V e n d o r 1 E t c h e d -C o n d i t i o n e d 1 i mn a n o - d i a m o n d M R FV e n d o r 1 E t c h e d- C o n d i t i o n e d0 . 2 5 m C e O xM R F

V e n d o r 1E t c h e d -C o n d i t i o n e d 1. t m C e O x M R F4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 06 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 08 0 . 0 0 0 . 0 2 4 . 0 4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0

1 0 0 . 1 7 0 . 0 4 G r a y H a z e 0 . 0 2 0 . 0 1 0 . 0 11 2 0 . 4 3 0 . 0 7 N o t T e s t e d 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 21 4 0 . 6 5 0 . 2 3 N o t T e s t e d 0 . 1 4 0 . 2 3 0 . 0 8

p e r f o r m a n c e o v e r t h a t o b s e r v e d f o r t h e u n p r o c e s s e d p a r t ( V e n d o r 1 a s i s b a s e l i n e 1 ) . A p p l y i n g 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g t ot h e e t c h e d o p t i c f u r t h e r i m p r o v e s t h e p a r t p e r f o r m a n c e b y a b o u t a f a c t o r o f 1 1 , w i t h t h e o p t i c p e r f o r m i n g a b o u t a f a c t o ro f 3 b e t t e r t h a t t h e V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d o p t i c , b a s e l i n e 2 . T h e i n c r e a s e i n d a m a g e r e s i s t a n c e p r o d u c e d b y e t c h i n g a n d3 ( L ) l a s e r c o n d i t i o n i n g i s c o n s i s t e n t w i t h t h e p e r f o r m a n c e e n h a n c e m e n t o b s e r v e d o n t h e Z y g o s u p p l i e d p a r t s a n d s h o w st h a t 3 w p o s t p r o c e s s i n g i t s e l f c a n b e a v a l u a b l e t o o l t o m i n i m i z e d a m a g e i n i t i a t i o n u n d e r h i g h f l u e n c e c o n d i t i o n s .F i n a l p o l i s h i n g o f t h e V e n d o r 1 o p t i c s u s i n g M R F w i t h n a n o - d i a m o n d M R f l u i d t o r e m o v e 1 j t m o f S i 0 2 f r o m t h e o p t i c a ls u r f a c e s y i e l d s r e s u l t s s i m i l a r t o t h a t o b s e r v e d f o r t h e Z y g o - s u p p l i e d s p e c i m e n s . A g a i n , l a r g e a r e a d a m a g e t e s t i n g o n t h eo p t i c s y i e l d s m i x e d r e s u l t s r a n g i n g f r o m u n a c c e p t a b l e f o r h i g h f l u e n c e l a s e r a p p l i c a t i o n t o s u p e r i o r p e r f o r m a n c ed e p e n d i n g u p o n t h e p o s t - M R F p r o c e d u r e s u s e d . F o r t h e u n e t c h e d a n d l a s e r c o n d i t i o n e d n a n o - d i a m o n d p o l i s h e d M R Fo p t i c , s i g n i f i c a n t d a m a g e d e n s i t i e s a r e o b s e r v e d a t l o w f l u e n c e , 4 . 0 4 s i t e s / c m 2 a t 8 J / c m 2 w i t h t h e a p p e a r a n c e o f g r a yh a z e a t 1 0 J I c m 2 . A d d i t i o n a l t e s t i n g o f t h e u n e t c h e d o p t i c a n d u n c o n d i t i o n e d o p t i c w a s n o t p u r s u e d a s i t i s e x p e c t e d t op e r f o r m p o o r l y b a s e d u p o n t h e r e s u l t s o f t h e Z y g o p r o v i d e d s a m p l e s . E t c h i n g 1 . t m o f S i 0 2 f r o m t h e s u r f a c e s o f t h en a n o - d i a m o n d M R F p o l i s h e d s a m p l e s a n d a p p l i c a t i o n o f 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g l e a d s t o a n i m p r o v e m e n t i n d a m a g ep e r f o r m a n c e e q u i v a l e n t t o s i m p l y e t c h i n g a n d l a s e r c o n d i t i o n i n g t h e V e n d o r 1 s u p p l i e d o p t i c . L a r g e r d a m a g e s i t e s a r eo b s e r v e d , h o w e v e r , f o r t h e s e o p t i c s w h e n c o m p a r e d t o t h e s i t e s o b s e r v e d o n c o n v e n t i o n a l l y p o l i s h e d a n d C e O x M R Fp o l i s h e d p a r t s . E v e n t h o u g h t h e n a n o - d i a m o n d p o r t i o n o f t h e M R f l u i d i s n o t e x p e c t e d t o i n t e r a c t w i t h t h e p o l i s h i n gl a y e r o n t h e o p t i c a l s u r f a c e s a s i s t h e c a s e f o r C e O x M R f l u i d m e d i a , t h e i n t e r a c t i o n o c c u r r i n g a t t h e g l a s s s u r f a c ea p p a r e n t l y l e a v e s a n a d m i x t u r e o f i r o n a n d d i a m o n d i n t h e p o l i s h i n g l a y e r . T h i s e x p l a i n s t h e u n a c c e p t a b l e p e r f o r m a n c et h a t i s o b s e r v e d o n t h e c o n d i t i o n e d p a r t a n d t h e d a m a g e r e s i s t a n c e i m p r o v e m e n t s r e a l i z e d a f t e r e t c h i n g . E t c h i n g a p p e a r st o b e e f f e c t i v e a t r e m o v i n g m o s t o f t h e c o n t a m i n a t i o n p r e s e n t b u t s e e m s t o l e a v e b e h i n d n a n o - d i a m o n d r e m n a n t s t h a tp r o m o t e l a r g e r d a m a g e s i t e s w h e n i n t e r a c t i n g w i t h t h e l a s e r b e a m a t h i g h f l u e n c e . A s t h e n a n o - d i a m o n d s u s e d i n t h e M R



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f l u i d a r e a n t h r o p o g e n i c , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e y c o n t a i n c o n t a m i n a n t s t h a t c a n c o n t r i b u t e t o d a m a g e o b s e r v e d i n t h e f u s e ds i l i c a p a r t s e v e n t h o u g h o n e w o u l d c o n c l u d e t h a t t h e d i a m o n d i t s e l f d o e s n o t c o n t r i b u t e . F u r t h e r m o r e , i t i s p o s s i b l e t h a tc o n t a m i n a n t s i n t h e n a n o - d i a m o n d s a r e i n i t i a t i n g d a m a g e t o t h e d i a m o n d s t h a t s u b s e q u e n t l y r e s u l t s i n c o l l a t e r a l d a m a g et o t h e g l a s s .

M R F r e m o v a l o f 0 . 2 5 t m o f f u s e d s i l i c a f r o m t h e s u r f a c e s o f t h e V e n d o r 1 o p t i c s u s i n g C e O x M R f l u i d f o l l o w e d b ye t c h i n g o f 1 t m f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g r e s u l t s i n d a m a g e p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n te q u i v a l e n t t o t h a t o b s e r v e d o n t h e 1 i m n a n o - d i a m o n d M R F a n d 3 w p o s t - p r o c e s s e d s p e c i m e n s . I n t h i s c a s e , t h e d a m a g ep e r f o r m a n c e i s a b o u t a f a c t o r o f 3 - 4 t i m e s b e t t e r t h a n t h e b e s t p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d o p t i c a f t e r u n d e r g o i n g3 0 ) l a s e r c o n d i t i o n i n g , V e n d o r 1 C o n d i t i o n e d ,. . . . F i g u r e 4 . M R F r e m o v a l o f 1 t m o f f u s e d s i l i c af r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s u s i n g C e O x M Rf l u i d a n d 3 ( i ) p o s t - p r o c e s s i n g p r o v i d e s n e a r l y af a c t o r o f 9 - 1 2 i m p r o v e m e n t . T h ei m p r o v e m e n t , h o w e v e r , i s n o t a s l a r g e a s t h a to b s e r v e d o n t h e Z y g o p r o v i d e d M R F p o l i s h e ds p e c i m e n s , 0 . 0 8 s i t e s / c m 2 v e r s u s 0 . 0 2s i t e s / c m 2 . T h i s o b s e r v a t i o n c o u l d l e a d t o t h ec o n c l u s i o n t h a t t h e q u a l i t y o f t h e o p t i c b e f o r eM R F h a s s o m e e f f e c t o n i t s u l t i m a t e l a s e rd a m a g e p e r f o r m a n c e . I t i s h i g h l y l i k e l y t h a tt h e u l t i m a t e d a m a g e p e r f o r m a n c e o f t h e o p t i cd e p e n d s u p o n t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e rt h i c k n e s s a n d t h e c o n t a m i n a n t s r e s i d i n g4 6 3 t h e r e i n a n d t h a t t h e M R F / 3 w p o s t - p r o c e s s i n g

. . . . . . . S . " p r o c e d u r e m a y n e e d t o b e o p t i m i z e d t o e n s u r et h a t s u f f i c i e n t m a t e r i a l r e m o v a l i sa c c o m p l i s h e d t o r e a l i z e u l t i m a t e a n d r e l i a b l ep e r f o r m a n c e . F u r t h e r e x p e r i m e n t s i n t h i s a r e aa r e n e c e s s a r y i n o r d e r t o c o n f i r m t h eo b s e r v a t i o n a n d f o r m a s o u n d c o n c l u s i o n .3 . 3 M R F F i n a l F i n i s h i n g a n d 3 w P o s t P r o c e s s i n g o f V e n d o r 2 C o n v e n t i o n a l l y F i n i s h e d F u s e d S i l i c a O p t i c sA p p l i c a t i o n o f M R F f i n a l p o l i s h i n g a n d 3 w p o s t p r o c e s s i n g t e c h n i q u e s t o s u b s e c t i o n s c u t f r o m t h e f u s e d s i l i c a f l a tp r o v i d e d b y V e n d o r 2 a r e m e a n t t o i l l u s t r a t e t h a t i m p r o v e m e n t s i n d a m a g e p e r f o r m a n c e c a n b e m a d e o n o p t i c s t h a t a r eu n a c c e p t a b l e f o r h i g h f l u e n c e u l t r a v i o l e t l a s e r a p p l i c a t i o n s . T h e s e r e p r e s e n t o p t i c s f o r w h i c h l i t t l e t o n o a t t e n t i o n w a sp a i d t o t h e t y p e o f p o l i s h i n g s l u r r y u s e d n o r t o t h e e x t e n t o f s u b s u r f a c e d a m a g e e n c o u n t e r e d d u r i n g t h e f a b r i c a t i o np r o c e s s . T h e r e s u l t s o f l a r g e a p e r t u r e d a m a g e t e s t i n g o n t h e s u b s e c t i o n s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 4 a n d F i g u r e 6 .T h e d a m a g e p e r f o r m a n c e o b s e r v e d o n t h e u n e t c h e d a n d u n c o n d i t i o n e d p a r t ( V e n d o r 2 a s i s ) i d e n t i f i e s i t s u s e f u l n e s s a sm a r g i n a l w i t h a d a m a g e d e n s i t y o f a b o u t 0 . 2 s i t e s / c m 2 a t f l u e n c e s i n t h e r a n g e o f 4 - 8 J / c m 2 . A t l a s e r f l u e n c e s a b o v e 1 0J / c m 2 , t h e d a m a g e d e n s i t y d r a s t i c a l l y i n c r e a s e s a n d q u i c k l y b e c o m e s s e v e r e w i t h a v a l u e o f 3 1 4 s i t e s / c m 2 a t 1 4 J / c m 2 .D a m a g e d e n s i t i e s a t t h e s e l e v e l s m a k e t h e p a r t u n a c c e p t a b l e f o r u s e d u e t o t h e r i s k o f c a t a s t r o p h i c f a i l u r e f r o m d a m a g eg r o w t h . T h e d a m a g e m o r p h o l o g y i s r e c o g n i z a b l e a n d t y p i c a l f o r a p a r t t h a t h a s b e e n c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d u s i n gC e O x l a p t e c h n i q u e s . T h e o p t i c a l s u r f a c e a p p e a r s " h a z y " w i t h a l a r g e n u m b e r o f p i n p o i n t f r a c t u r e s i n d i c a t i n g t h a t t h es u r f a c e c o n t a i n s c o n t a m i n a t e d p o l i s h i n g a n d s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r s t h a t a r e l a d e n w i t h c o n t a m i n a n t s . E t c h i n g 1 i mf r o m t h e s u r f a c e s o r c o n d u c t i n g l a s e r c o n d i t i o n i n g i m p r o v e s t h e d a m a g e p e r f o r m a n c e b y a b o u t a f a c t o r o f 1 0 0 , h o w e v e r ,e i t h e r t r e a t m e n t o n l y i m p r o v e s t h e o p t i c t o a p o i n t e q u i v a l e n t t o t h a t o b s e r v e d o n t h e V e n d o r 1 u n e t c h e d a n du n c o n d i t i o n e d p a r t ( V e n d o r 1 a s i s , b a s e l i n e 1 ) . C o m b i n e d e t c h i n g a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g i m p r o v e s t h ec o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d p a r t b y a f a c t o r o f 3 0 0 w i t h v a l u e s i n t h e v i c i n i t y o f 0 . 2 - 1 s i t e s / c m 2 b e t w e e n 1 0 a n d 1 4 J / c m 2 .

- - V O f t c t O I e t c h e d - I F - V e n d o I h B d d c o t o n e d- V e n d o r I c o n d i t i o n e d I m i c r o n d i n o n d P F - V e i d o r I e t c h e d c o n d t o t e d I m i c r o n d i a n i o n d M R F+ V e n d o r I e t c h e d c o n d i t i o n e d 0 . 2 5 m r o n C O x M R F V e n d o r I e t c h e d c o n d i t o t e d I m k r o n C e O . x M R F' V e n d o t I c O f l d h o f l O d ( b a S * l i h e 2 ) j a ( b a s o H h . 1 )N E

C -

1 2 1 4F 1 u e n c . t J c r W )

F i g u r e 5 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d a t 3 5 5 n m , 31 4 . 3 - c m x 2 . 5 - c m f u s e d s i l i c a o p t i c c u t f r o m f u l lp o l i s h e d b y V e n d o r 1 .n s e c , o n 1 4 . 3 - c m xs i z e N I F f l a t o p t i c



9/13

T a b l e 4 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d o n 1 4 . 3 - c m X 1 4 . 3 - c m X 1 . 0 - c m f u s e d s i l i c a o p t i c c u t f r o m f u l l s i z e N I F h i g h a s p e c t r a t i oo p t i c p o l i s h e d b y V e n d o r 2 . R e p o r t e d d a m a g e d e n s i t y i s i n s i t e s / c m 2 a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t 3 5 5 n m w i t h n oc o r r e c t i o n f o r b e a m s h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t o e q u i v a l e n t v a l u e s a t 3 - n s e c .F l u e n c e

( J / c m 2 )V e n d o r

2 A s i sV e n d o r 2

C o n d i t i o n e dV e n d o r 2

E t c h e dV e n d o r 2E t c h e d a n d

C o n d i t i o n e dV e n d o r 2 E t c h e d- C o n d i t i o n e d 1

p m C e O x M R FV e n d o r 2 E t c h e d -C o n d i t i o n e d 1 i m

n a n o - d i a m o n dM R F4 0 . 1 3 0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 06 0 . 2 4 0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 08 0 . 2 9 0 . 3 8 0 . 3 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 21 0 0 . 4 6 0 . 4 8 0 . 4 7 0 . 1 8 0 . 0 2 0 . 0 41 2 1 0 . 0 0 1 . 3 4 1 . 4 3 0 . 5 0 0 . 0 2 0 . 2 71 4 3 1 4 . 0 0 2 . 6 6 2 . 8 6 1 . 0 5 0 . 1 8 0 . 5 2

T h i s d a m a g e d e n s i t y i s s t i l l a b o u t a f a c t o r o f 2 - 3 l a r g e r t h a n t h a t o b s e r v e d o n t h e b e s t p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e dl a r g e a p e r t u r e o p t i c w i t h a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g ( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d , b a s e l i n e 2 ) . E t c h i n g a n d l a s e r c o n d i t i o n i n ga p p e a r t o r e d u c e t h e d a m a g e d e n s i t y t o a p o i n t d e p e n d i n g u p o n t h e i n i t i a l q u a l i t y o f t h e o p t i c , w h i c h i s i n t h i s c a s e i sp o o r , b u t r e a c h a f l o o r w h e r e t h e y c a n n o t b r i n g a b o u t a n y m o r e i m p r o v e m e n t . T h i s i s c o n s i s t e n t w i t h t h e o b s e r v a t i o n sn o t e d o n t h e o t h e r o p t i c f a m i l i e s t e s t e d .A p p l i c a t i o n o f M R F f i n a l p o l i s h i n g t o t h e V e n d o r 2 c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d o p t i c s u s i n g e i t h e r n a n o - d i a m o n d o r C e O xM R f l u i d t o r e m o v e 1 m o f f u s e d s i l i c a f r o m t h e p o l i s h e d s u r f a c e s s h o w i m p r o v e m e n t s i n d a m a g e r e s i s t a n c e w h e nc o m b i n e d w i t h t h e 3 w p o s t p r o c e s s i n g p r o c e d u r e . A f t e r e t c h i n g o f 1 t m f r o m t h e o p t i c s u r f a c e s a n d a p p l i c a t i o n o f 3 wl a s e r c o n d i t i o n i n g , t h e V e n d o r 2 n a n o - d i a m o n d M R F p o l i s h e d o p t i c s h o w s a b o u t a f a c t o r o f 6 0 0 i m p r o v e m e n t c o m p a r e dt o t h e u n t r e a t e d p a r t . T h e d a m a g e d e n s i t y i se q u i v a l e n t t o t h e p e r f o r m a n c e o b s e r v e d f o r t h e - . - v . - V e n d 2 o f d I. . . & V e n d t 2 e i c h e d V d o t 2 e t h O d a n d o r d t i o i e db e s t p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d l a r g e 2 e t c h e d c o n c 5 t i o n d I m i c r o n C e O x M R F - - - V e n d o r 2 e t c h e d c o n d f t i o n e d I m k r o n d n i o n d M R FV e n d o r I z i s ( b a s e h n e 1 ) * - V e n d o r I c o n d i t i o n e d ( b e I i n e 2 )a p e r t u r e o p t i c w i t h a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d , b a s e l i n e 2 ) . A f a c t o ro f 1 7 0 0 i m p r o v e m e n t i s o b t a i n e d u s i n g C e O xM R F p o l i s h i n g a n d t h e f u l l a d v a n c e d f i n i s h i n g t r e a t m e n t w h i c h y i e l d s s u p e r i o r p e r f o r m a n c e 4t i m e s b e t t e r t h a n t h a t m e a s u r e d f o r t h e V e n d o r .2 c o n d i t i o n e d o p t i c . T h i s t r e n d i s c o n s i s t e n t t ot h a t n o t e d i n t h e V e n d o r 1 M R F f i n i s h i n ge x p e r i m e n t s . C e O x M R f l u i d a p p e a r s t o b em o r e e f f e c t i v e t h a n n a n o - d i a m o n d M R f l u i d i n

r e m o v i n g t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r w i t h o u tl e a v i n g b e h i n d r e m n a n t s w h i c h p r o m o t ed a m a g e . A m a j o r c o n c l u s i o n d r a w n f r o m t h ee x p e r i m e n t s o n t h e V e n d o r 2 s u p p l i e d o p t i c s i st h a t s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t s c a n b e m a d e o np o o r l y p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d F i g u r e 6 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d a t 3 5 5 n m , 3 n s e c , o n 1 4 . 3 - c m xo p t i c s b y u s i n g e t c h i n g a n d 3 w l a s e r 1 4 . 3 - c m x 1 . 0 : c m f u s e d s i l i c a o p t i c c u t f r o m f u l l s i z e N I F h i g h a s p e c t. . . . . r a t i o o p t i c p o l i s h e d b y V e n d o r 2 .c o n d i t i o n i n g ; h o w e v e r , w h e n c o m b i n e d w i t hM R F f i n a l p o l i s h i n g , t h e o p t i c s c a n b e m a d ei n t o s u p e r i o r p e r f o r m e r s . L i k e i n t h e V e n d o r 1 e x p e r i m e n t s , t h e e x p e r i m e n t s o n t h e V e n d o r 2 o p t i c s i n d i c a t e t h a t t h eq u a l i t y o f t h e o p t i c p r i o r t o M R F f i n a l p o l i s h i n g m a y b e i m p o r t a n t i n d e t e r m i n i n g t h e u l t i m a t e d a m a g e p e r f o r m a n c e d u et o t h e t h i c k n e s s o f t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r r e s u l t i n g f r o m t h e c o n v e n t i o n a l f i n i s h i n g p r o c e s s . T h e M R F r e m o v a lm a y h a v e t o b e o p t i m i z e d f o r t h e s p e c i f i c p r o c e s s e s u s e d f o r f i n i s h i n g b e f o r e M R F f i n a l p o l i s h i n g t o e n s u r e t h a t as u f f i c i e n t a m o u n t o f m a t e r i a l i s r e m o v e d f r o m t h e s u r f a c e s t o g e t p a s t t h e s u b s u r f a c e d a m a g e .



10/13

3 . 4 M R F F i n a l F i n i s h i n g a n d 3 w P o s t P r o c e s s i n g o f L L N L C o n v e n t i o n a l l y F i n i s h e d F u s e d S i l i c a O p t i c sA d d i t i o n a l C e O x l a p p o l i s h i n g o f s u b s e c t i o n s c u t f r o m t h e V e n d o r 2 s u p p l i e d c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d o p t i c s i s i n t e n d e dt o t e s t t h e p o s s i b i l i t y o f i m p r o v i n g p e r f o r m a n c e t h r o u g h c a r e f u l r e m o v a l o f f u s e d s i l i c a f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s p r i o r t oM R F f i n a l p o l i s h i n g . T h e g o a l i n t h e s e e x p e r i m e n t s i s t o r e m o v e m a t e r i a l u n d e r s m a l l n o r m a l l o a d s t o r e m o v e o rm i n i m i z e t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e r p r e s e n t f r o m p r i o r f a b r i c a t i o n s t e p s . A f u r t h e r a s s u m p t i o n i s t h a t a d d i t i o n a ll a p p i n g o f 2 5 x m f r o m t h e o p t i c a l s u r f a c e s i s s u f f i c i e n t t o e l i m i n a t e t h e s e e f f e c t s . T h e r e s u l t s o f l a r g e a p e r t u r e d a m a g et e s t i n g o n t h e s u b s e c t i o n s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 5 a n d F i g u r e 7 .T a b l e 5 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d o n 1 4 . 3 - c m X 1 4 . 3 - c m X 1 . 0 - c m f u s e d s i l i c a o p t i c c u t f r o m f u l l s i z e N I F h i g h a s p e c t r a t i oo p t i c p o l i s h e d b y V e n d o r 2 a n d s u b s e q u e n t l y p o l i s h e d a t L L N L u s i n g s u b s u r f a c e d a m a g e m a n a g e m e n t . R e p o r t e d d a m a g ed e n s i t y i s i n s i t e s / c m 2 a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t 3 5 5 n m w i t h n o c o r r e c t i o n f o r b e a m s h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t oe q u i v a l e n t v a l u e s a t 3 - n s e c .

F l u e n c e( J / c m 2 )

L L N L C e O x E t c h e da n d C o n d i t i o n e dL L N L C e O x E t c h e d -C o n d i t i o n e d 1 p m C e O xM R F

L L N L C e O x E t c h e d -C o n d i t i o n e d 1 t m n a n o -d i a m o n d M R F4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 06 0 . 0 0 0 . 0 3 0 . 0 48 0 . 0 0 0 . 0 3 0 . 0 6

1 0 0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 1 61 2 0 . 2 3 0 . 1 1 0 . 2 91 4 0 . 5 3 0 . 2 0 0 . 5 3

O v e r a l l , t h e r e s u l t s o f e t c h i n g , 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g , a n d c o m b i n e d M R F / 3 w p o s t p r o c e s s i n g a r e s i m i l a r t o t h o s eo b t a i n e d f o r t h e V e n d o r 2 s u p p l i e d o p t i c s . E t c h i n g 1 j m f r o m t h e s u r f a c e s o f t h e o p t i c a n d a p p l y i n g 3 w l a s e rc o n d i t i o n i n g y i e l d s d a m a g e p e r f o r m a n c e e q u i v a l e n t t o t h a t o b s e r v e d o n t h e b e s t p e r f o r m i n g c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e dl a r g e a p e r t u r e o p t i c w i t h 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g( V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d , b a s e l i n e 2 ) . T h i sp e r f o r m a n c e i s a f a c t o r o f 2 b e t t e r t h a n t h eV e n d o r 1 e t c h e d a n d c o n d i t i o n e d o p t i c w h i c hs u g g e s t s t h a t t h e a d d i t i o n a l m a t e r i a l r e m o v a lf r o m t h e l a p p i n g p r o c e s s w a s s u c c e s s f u l a tr e d u c i n g t h e s u b s u r f a c e d a m a g e l a y e rt h i c k n e s s . A p p l i c a t i o n o f M R F f i n a l p o l i s h i n gt o t h e L L N L C e O x c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e do p t i c s u s i n g e i t h e r n a n o - d i a m o n d o r C e O xM R f l u i d t o r e m o v e 1 t m o f f u s e d s i l i c a f r o mt h e p o l i s h e d s u r f a c e s s h o w i m p r o v e m e n t i nd a m a g e r e s i s t a n c e w h e n c o m b i n e d w i t h t h e3 ( 1 ) p o s t p r o c e s s i n g p r o c e d u r e . A c o m p a r i s o no f n a n o - d i a m o n d a n d C e O x M R f l u i d s h o w st h a t t h e C e O x b a s e d f l u i d r e s u l t s i n o p t i c s w i t hs u p e r i o r U V d a m a g e r e s i s t a n c e . F o r t h e C e O xM R F p o l i s h e d s a m p l e , t h e d a m a g ep e r f o r m a n c e i s a b o u t 3 - 4 t i m e s b e t t e r t h a n t h a t

o b s e r v e d o n t h e V e n d o r 1 c o n d i t i o n e d p a r t .T h i s i s c o n s i s t e n t w i t h t h e t r e n d o b s e r v e d o nt h e o t h e r o p t i c f a m i l i e s t e s t e d f r o m V e n d o r l a n d V e n d o r 2 . O n t h e w h o l e , t h e s e e x p e r i m e n t s s u g g e s t t h a t a d d i t i o n a l l a pp o l i s h i n g c r e a t e s n e w d a m a g e o r c h a s e s e x i s t i n g d a m a g e i n t h e o p t i c s a n d t h a t t h e c o m b i n e d M R F / 3 w p o s t p r o c e s s i n gp r o c e d u r e i s m o r e e f f e c t i v e a n d e f f i c i e n t a t r e m o v i n g t h e d e l e t e r i o u s e f f e c t s o f p r i o r o p t i c a l f a b r i c a t i o n p r o c e s s e s t ob r i n g a b o u t s u p e r i o r d a m a g e p e r f o r m a n c e .

! - . L L N L C e O x e t i t i e d a d c o p d i t k n e d - l u - . . . . L u l L C e O x O t C h d C o n d h i b n e d I m k r o n C e O x M R F- r L L N L C e O x e t c h e d r d i f l o n e d I m r o n t h i m o b d M R f ' I I V i i d O r I s ( b a s e l i r eV f l d O f I c o n d i t o e d ( b a s & i n e 2 )

E

HF1 0 1 2 1 4

F l u n c e ( . W c m )

F i g u r e 7 : D a m a g e d e n s i t y o b s e r v e d a f t e r i l l u m i n a t i o n b y 1 s h o t / s i t e a t3 5 5 n m w i t h n o c o r r e c t i o n f o r b e a m s h a p e . F l u e n c e s a r e s c a l e d t oe q u i v a l e n t v a l u e s a t 3 - n s e c .



11/13

4 . C O N C L U S I O N ST h e l a r g e a r e a d a m a g e t e s t s c o n d u c t e d o n o p t i c s f i n i s h e d b y a n u m b e r o f d i f f e r e n t v e n d o r s s h o w t h a t M R F , w h e n

c o m b i n e d w i t h a p p r o p r i a t e 3 w p o s t - p r o c e s s i n g , s i g n i f i c a n t l y r e d u c e s t h e d a m a g e s e n s i t i v i t y f o r h i g h f l u e n c e U V l a s e rl i g h t . T h i s i s t r u e r e g a r d l e s s o f t h e q u a l i t y o f t h e o r i g i n a l c o n v e n t i o n a l f i n i s h i n g . M R F c a n s u c c e s s f u l l y r e m o v es u b s u r f a c e d a m a g e a n d t h e c o n t a m i n a n t s c o n t a i n e d t h e r e i n l e a v i n g a h i g h q u a l i t y s u r f a c e w i t h l i t t l e t o n o s u b s u r f a c e p i t sa n d c r a c k s t h a t c o u l d i n t e r a c t w i t h t h e l a s e r b e a m t o i n d u c e d a m a g e . E v e n t h o u g h M R F i s s u c c e s s f u l a t r e m o v i n gs u b s u r f a c e d a m a g e , t h e f i n a l M R F p o l i s h g e n e r a t e s a n e w p o l i s h i n g l a y e r c o n t a i n i n g M R f l u i d c o m p o n e n t s a t l e v e l s t h a ta r e s u f f i c i e n t t o p r o m o t e d a m a g e . T h e M R F - i n d u c e d p o l i s h i n g l a y e r c a n b e s u c c e s s f u l l y r e m o v e d v i a e t c h i n g a n d l a s e rc o n d i t i o n i n g t o y i e l d s u p e r i o r p e r f o r m a n c e . T h i s i s i n c o n t r a s t t o t h e s u b s u r f a c e l a y e r g e n e r a t e d b y c o n v e n t i o n a lp o l i s h i n g w h i c h c o n t a i n s d e b r i s a n d a l a r g e n u m b e r o f p i t s a n d c r a c k s w h i c h l e a d t o a h i g h p r o b a b i l i t y f o r r e t e n t i o n o fo p t i c a l l y a b s o r b i n g s p e c i e s t h a t c a n i n i t i a t e d a m a g e w h e n i r r a d i a t e d a t h i g h f l u e n c e . T h e M R F f i n i s h i n g p r o c e s s s h o w sp r o m i s e w h e n c o m b i n e d w i t h e t c h i n g a n d 3 w l a s e r c o n d i t i o n i n g i n d e c r e a s i n g t h e d a m a g e c o n c e n t r a t i o n t o l e v e l s t h a t

c a n b e m a n a g e d b y m i t i g a t i o n p r o c e d u r e s c u r r e n t l y b e i n g c o n s i d e r e d f o r u s e o n h i g h l a s e r d a m a g e t h r e s h o l d o p t i c a l f l a t sa s w e l l a s c o n t i n u o u s p h a s e p l a t e s . A p p l i c a t i o n o f e i t h e r n a n o - d i a m o n d o r C e O x M R F f i n a l p o l i s h i n g r e s u l t s i ns i g n i f i c a n t d a m a g e p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n t , w i t h t h e C e O x M R F p r o c e s s b e i n g s u p e r i o r . A d d i t i o n a l l y , n a n o - d i a m o n dM R F p o l i s h e d p a r t s p o s s e s s m o r e n u m e r o u s d a m a g e s i t e s t h a t a r e l a r g e r i n s i z e . T h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s a l s o s h o w t h a tt h e q u a l i t y o f t h e o p t i c b e f o r e M R F h a s s o m e e f f e c t o n t h e u l t i m a t e p e r f o r m a n c e o f t h e o p t i c a f t e r a p p l i c a t i o n o f t h ec o m b i n e d M R F I 3 w p o s t - p r o c e s s i n g p r o c e d u r e . U l t i m a t e a n d r e l i a b l e p e r f o r m a n c e d e p e n d s o n t h e a m o u n t o f s u b s u r f a c ed a m a g e p r e s e n t w h i c h s u g g e s t s t h a t t h e M R F p r o c e s s n e e d s t o b e o p t i m i z e d t o t h e s p e c i f i c p r o c e s s e s u s e d f o r o p t i c a lf a b r i c a t i o n t o e n s u r e t h a t a s u f f i c i e n t a m o u n t o f m a t e r i a l i s r e m o v e d . T h e c o m b i n e d M R F I 3 w p o s t - p r o c e s s i n g p r o c e d u r ei s f l e x i b l e . I t c a n b e u s e d d u r i n g i n i t i a l o p t i c f a b r i c a t i o n t o p r o v i d e f o r s u p e r i o r d a m a g e p e r f o r m a n c e o r i t c a n b e u s e d o ne x i s t i n g l e s s e r q u a l i t y c o n v e n t i o n a l l y f i n i s h e d p a r t s t o i m p r o v e p e r f o r m a n c e b e y o n d t h a t a t t a i n a b l e b y u s i n gc o n v e n t i o n a l t e c h n i q u e s a n d p o s t p r o c e s s i n g a l o n e .

5 . A C K N O W L E D G E M E N T ST h e a u t h o r s w o u l d l i k e t o t h a n k A n d r e a F l a m m i n i a n d A l e n e C l a s e n f o r t h e i r s u p p o r t i n p r e p a r i n g t h i s m a n u s c r i p t . T h i sw o r k w a s p e r f o r m e d u n d e r t h e a u s p i c e s o f t h e U . S . D e p a r t m e n t o f E n e r g y a t L a w r e n c e L i v e r m o r e N a t i o n a l L a b o r a t o r y ,u n d e r c o n t r a c t N o . W - 7 4 0 5 - E n g - 4 8 .

R E F E R E N C E S1 . A . K . B u r n h a m , L . H a c k e l , P . W e g n e r , T . P a r h a m , L . H r u b e s h , B . P e n e t r a n t e , P . W h i t m a n , S . D e m o s , J . M e n a p a c e ,M . R u n k e l , M . F l u s s , M . F e i t , M . K e y , T . B i e s i a d a , " I m p r o v i n g 3 5 1 n m d a m a g e p e r f o r m a n c e o f l a r g e - a p e r t u r ef u s e d s i l i c a a n d D K D P o p t i c s " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .2 . A . M . R u b e n c h i k a n d M . D . F e i t , " I n i t i a t i o n , g r o w t h , a n d m i t i g a t i o n o f U V d a m a g e i n f u s e d s i l i c a " , L a s e r I n d u c e d

D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .3 . A . S a l l e o , R . C h i n s i o , F . Y . G e n i n , " C r a c k p r o p a g a t i o n i n f u s e d s i l i c a d u r i n g U V a n d I R n s - l a s e r i l l u m i n a t i o n s " ,L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , S P I E P r o c . 3 5 7 8 , 4 5 6 - 4 7 1 ( 1 9 9 8 ) .4 . J . M u r r a y , " O v e r v i e w o f t h e N a t i o n a l I g n i t i o n F a c i l i t y " , S P I E 3 4 9 2 s u p p l e m e n t , 1 - 1 0 ( 1 9 9 8 ) .5 . B . M . V a n W o n t e r g h e m , J . R . M u r r a y , J . H . C a m p b e l l , S . R . S p e c k , C . E . B a r k e r , I . C . S m i t h , B . F . B r o w n i n g , W . C .B e h r e n d t , " P e r f o r m a n c e o f a p r o t o t y p e f o r a l a r g e - a p e r t u r e m u l t i - p a s s N d : g l a s s l a s e r f o r i n e r t i a l c o n f i n e m e n tf u s i o n " , A p p l i e d O p t i c s , 3 6 , 4 9 3 2 - 4 9 5 2 ( 1 9 9 7 ) .6 . R . M . B r u s a s c o , B . M . P e n e t r a n t e , J . A . B u t l e r , a n d L . W . H r u b e s h , " L o c a l i z e d C O 2 l a s e r t r e a t m e n t f o r m i t i g a t i o n o f

3 C t ) d a m a g e g r o w t h i n f u s e d s i l i c a " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .7 . B . M . P e n e t r a n t e , R . M . B r u s a s c o , J . A . B u t l e r , S . M . M a r i c l e , a n d J . E . P e t e r s o n , " C O 2 l a s e r p o l i s h i n g f o r r e d u c t i o no f 3 w d a m a g e i n i t i a t i o n i n f u s e d s i l i c a " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r( 2 0 0 1 ) .8 . L . W . H r u b e s h , M . A . N o r t o n , W . A . M o l a n d e r , E . E . D o n o h u e , S . M . M a r i c l e , B . M . P e n e t r a n t e , R . M . B r u s a s c o ,W . G r u n d l e r , J . A . B u t l e r , J . W . C a n , R . M . H i l l , L . J . S u m m e r s , M . D . F e i t , A . R u b e n c h i k , M . H . K e y , P . J .W e g n e r , A . K . B u r n h a m , L . A . H a c k e l , a n d M . R . K o z l o w s k i , " M e t h o d s f o r m i t i g a t i n g s u r f a c e d a m a g e g r o w t h i nN I F f i n a l o p t i c s " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .



12/13

9 . B . M . P e n e t r a n t e , J . E . P e t e r s o n , S . M . M a r i c l e , a n d R . M . B r u s a s c o , " U V l a s e r c o n d i t i o n i n g f o r r e d u c t i o n o f 3 wd a m a g e i n i t i a t i o n i n f u s e d s i l i c a " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .1 0 . Z . G u , P . L i a n g , a n d W . Z h a n g , " I n f l u e n c e o f g l a s s s u r f a c e l a y e r s o n l a s e r - i n d u c e d d a m a g e t h r e s h o l d " , L a s e rI n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .

1 1 . P . B o u c h u t , P . G a r r e c , J . N e w p o r t , P . G a c o i n , F . B o n n e m a s o n , S . K a l a d g e w , " T e c h n o l o g i c a l p r o c e s s i n g o f s i l i c a a ss e e n t h r o u g h l a s e r i n d u c e d d a m a g e t e s t s " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r( 2 0 0 1 ) .1 2 . M . J . F l u s s , J . P l i t z k o , M . W a l l , " I n i t i a t i o n i d e n t i f i c a t i o n i n 3 5 5 n m o p t i c s " , L a s e r I n d u c e d D a m a g e i n O p t i c a l

M a t e r i a l s , t h i s p r o c e e d i n g s , B o u l d e r ( 2 0 0 1 ) .1 3 . T . H o s h i n o , Y . K u r a t a , Y . K u r a t a , Y . T e r a s a k i , a n d K . S u s a , " M e c h a n i s m o f p o l i s h i n g o f S i 0 2 f i l m s b y C e O 2p a r t i c l e s " , J o u r n a l o f N o n - C r y s t a l l i n e S o l i d s , 2 8 3 , 1 2 9 - 1 3 6 ( 2 0 0 1 ) .1 4 . D . W . C a m p , M . R . K o z l o w s k i , L . M . S h e e h a n , M . N i c h o l s , M . D o v i k , R . R a e t h e r , I . T h o m a s , " S u b s u r f a c e d a m a g ea n d p o l i s h i n g c o m p o u n d a f f e c t a t t h e 3 5 5 - n m l a s e r d a m a g e t h r e s h o l d o f f u s e d s i l i c a s u r f a c e s " , L a s e r I n d u c e dD a m a g e i n O p t i c a l M a t e r i a l s , S P I E P r o c . 3 2 4 4 , 3 5 6 - 3 6 4 ( 1 9 9 7 ) .1 5 . D . G o l i n i , S . J a c o b s , W . K o r d o n s k i , a n d P . D u m a s , " P r e c i s i o n o p t i c s f a b r i c a t i o n u s i n g m a g n e t o r h e o l o g i c a lf i n i s h i n g " , A d v a n c e d M a t e r i a l s f o r O p t i c s a n d P r e c i s i o n S t r u c t u r e s , C R 6 7 , 2 5 1 - 2 7 4 ( 1 9 9 7 ) .1 6 . A . B . S h o r e y , S . D . J a c o b s , W . I . K o r d o n s k i , a n d R . F . G a n s , " E x p e r i m e n t s a n d o b s e r v a t i o n s r e g a r d i n g m e c h a n i s m s

o f g l a s s r e m o v a l i n m a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g " , A p p l i e d O p t i c s , 4 0 , N o . 1 , 2 0 - 3 3 ( 2 0 0 1 ) .1 7 . W . K o r d o n s k i , D . G o l i n i , P . D u m a s , a n d S . J a c o b s , " M a g n e t o r h e o l o g i c a l s u s p e n s i o n - b a s e d f i n i s h i n g t e c h n o l o g y " ,S P I E , 3 3 2 6 , 5 2 7 - 5 3 5 ( 1 9 9 8 ) .1 8 . 5 . D . J a c o b s , D . G o l i n i , Y . H s u , B . E . P u c h e b n e r , D . S t r a f f o r d , W . I . K o r d o n s k i , I . V . P r o k h o r o v , E . F e s s , D .

P i e t r o w s k i , a n d V . W . K o r d o n s k i , " M a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g : a d e t e r m i n i s t i c p r o c e s s f o r o p t i c s m a n u f a c t u r i n g " ,S P I E , 2 5 7 6 , 3 7 2 - 3 8 2 ( 1 9 9 5 ) .1 9 . 5 . D . J a c o b s . F . Y a n g , F . M . F e s s , J . B . F e i n g o l d , B . E . G i l l m a n , W . I . K o r d o n s k i , H . E d w a r d s , a n d D . G o l i n i ," M a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g o f I R m a t e r i a l s " , S P I E , 3 1 3 4 , 2 5 8 - 2 6 9 ( 1 9 9 7 ) .2 0 . 5 . R . A r r a s m i t h , I . A . K o z h i n o v a , L . L . G r e g , A . B . S h o r e y , H . J . R o m a n o f s k y , S . D . J a c o b s , D . G o l i n i , W . I .K o r d o n s k i , S . H o g a n , a n d P . D u m a s , " D e t a i l s o f t h e p o l i s h i n g s p o t i n m a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g " , S P I E , 3 7 8 2 ,9 2 - 1 0 0 ( 1 9 9 9 ) .2 1 . D . G o l i n i , W . I . K o r d o n s k i , P . D u m a s , a n d S . H o g a n , " M a g n e t o r h e o l o g i c a l f i n i s h i n g ( M R F ) i n c o m m e r c i a lp r e c i s i o n o p t i c s m a n u f a c t u r i n g " , S P I E , 3 7 8 2 , 8 0 - 9 1 ( 1 9 9 9 ) .2 2 . G . A . C . M . S p i e r i n g s , " R e v i e w : W e t c h e m i c a l e t c h i n g o f s i l i c a t e g l a s s e s i n h y d r o f l u o r i c a c i d b a s e d s o l u t i o n s " ,J o u r n a l o f M a t e r i a l s S c i e n c e , 2 8 , 6 2

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