端末光学コンポーネントにおける大口径レンズの汚染損傷問題を解決し、レンズ表面のオンライン清浄を実現するために、風刀技術を利用して粒子汚染物質をオンラインで除去する新しい汚染物除去方法を提案した。有限要素法を用いてレンズ表面の粒子汚染物吹き飛ばし過程をシミュレーションし、層流風と風刀の共同作用下でレンズモジュール内の流場分布状態および粒子の運動軌跡を研究した。研究結果は、層流風速が0.3 m/sのとき、レンズモジュール内部に安定した流場が形成されることを示した。風刀がレンズ上面から78.73 mm離れている場合、風刀気流がレンズ表面への応力集中を効果的に低減できる。風刀風速が30 m/sの場合、風刀気流は射出速度50 m/s未満かつ粒子径75 μm未満の二酸化ケイ素粒子を効果的に隔離できる。実験により、風刀のレンズ表面への設置位置およびレンズ表面の気流速度分布特性を検証し、機械部品からの粒子汚染物は光学素子よりも除去が難しいことが明らかとなった。最終的に、風刀によるレンズ表面の粒子汚染物吹き飛ばしおよび隔離の有効な技術パラメータを得て、大口径レンズモジュールのオンライン粒子汚染物除去の新しい方法を提供した。

レーザー拘束核融合;大口径レンズ;風刀;粒子汚染物;流場シミュレーション