首页 > 论文 > 中国激光 > 42卷 > 7期(pp:706005--1)

10.6 μm连续激光对Ge-Sb-Se硫系玻璃损伤特性的研究

Study on Damaging Characteristic of 10.6 μm CW Laser to Ge-Sb-Se Chalcogenide Glass

  • 摘要
  • 论文信息
  • 参考文献
  • 被引情况
  • PDF全文
分享:

摘要

基于热传导理论和实验相结合研究了连续CO2 激光辐照Ge20Sb15Se65 硫系玻璃作用下的损伤特性和机理。研究表明:Ge20Sb15Se65玻璃在高功率密度的CO2激光作用下,会出现陨石凹坑、微裂纹和空洞等损伤特征,其原因在于杂质吸收和多声子过程引起的热积累作用导致样品表面温度急剧升高,使得玻璃中熔点较低的Se元素组分气化蒸发,导致玻璃材料分解。当样品的光吸收系数为0.013 cm-1,厚度为3 mm 时,玻璃损伤阈值为74.3 kW/cm2,实验结果与数值分析基本相符。

Abstract

Damaging characteristic of continuous wave (CW) CO2 laser to Ge-Sb-Se chalcogenide glass is studied based on the thermal conduction and experimental study. Studies show that the laser induced damage is mostly damage when heat accumulation causing temperature rising exceeds decomposition temperature of glass. Damage characteristics include meteorite pits, micro-cracks and holes. Se substance is vaporized because of its low melting points, accordingly glass is decomposed in irradiation area. For a Ge-Sb-Se glass of 3 mm thickness, its absorption coefficient is 0.013 cm-1, the sample may be induced damage by a laser irradiation of 74.3 kW/cm2, which is basically consistent with numerical analysis results.

Newport宣传-MKS新实验室计划
补充资料

中图分类号:TN249

DOI:10.3788/cjl201542.0706005

所属栏目:材料与薄膜

基金项目:国家自然科学基金(61435009,61377099)、宁波市新型光电功能材料及器件创新团队项目(2009B21007)、宁波大学王宽诚幸福基金

收稿日期:2015-01-23

修改稿日期:2015-03-12

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

吴丽华:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
戴世勋:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
张培晴:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
刘自军:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
王训四:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
沈祥:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
徐铁峰:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
聂秋华:宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211

联系人作者:吴丽华(wlh1470400@163.com)

备注:吴丽华(1991—),女,硕士研究生,主要从事红外特种光纤方面的研究。

【1】Zakery A, Elliott S R. Optical properties and applications of chalcogenide glasses: A review[J]. Journal of Non-Crystalline Solids, 2003, 330(1): 1-12.

【2】Sanghera J S, Aggarwal I D. Active and passive chalcogenide glass optical fibers for IR applications: a review[J]. Journal of noncrystalline solids, 1999, 256: 6-16.

【3】Sanghera J S, Shaw L B, Aggarwal I D, et al.. Applications of chalcogenide glass optical fibers[J]. Comptes Rendus Chimie, 2002, 5(12): 873-883.

【4】Zhang X H, Ma H A, Adam J L, et al.. Thermal and optical properties of the Ga-Ge-Sb-Se glasses[J]. Materials Research Bulletin, 2005, 40(10): 1816-1821.

【5】Nishii J, Morimoto S, Inagaw I, et al.. Recent advances and trends in chalcogenide glass fiber technology: a review[J]. Journal of Non-Crystalline Solids, 1992, 140: 199-208.

【6】Shunichi S, Kaoru I, Manabu T, et al.. Multihundred-watt CO laser power delivery through chalcogenide glass fibers[J]. Appl Phys Lett, 1993, 62(7): 669-671.

【7】Dai Shixun, Chen Huiguang, Li Maozhong, et al.. Chalcogenide glasses and their infrared optical applications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(4): 847-852.
戴世勋, 陈惠广, 李茂忠, 等. 硫系玻璃及其在红外光学系统中的应用[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(4): 847-852.

【8】Chen Fei, Meng Shaoxian. Damage mechanism of optical materials[J]. Progress in Physics, 1998, 18(2): 187-206.
陈飞, 孟绍贤. 光学材料破坏机理[J]. 物理学进展, 1998, 18(2): 187-206.

【9】Gong H, Li C F, Li Z Y. CW-laser-induced thermal and mechanical damage inoptical materials[C]. SPIE , 1998, 357B: 576.

【10】俞昌铭. 热传导[M]. 北京: 高等教育出版社, 1983: 866-867.

【11】Lan Jianhua, Xu Tiefeng, Nie Qiuhua, et al.. The influence of cesium chloride on the crystallization and infrared performance of GeSe2-Sb2Se3 glass[J]. Ceramic Society, 2009, 37(4): 568-573.
兰建花, 徐铁峰, 聂秋华, 等. 氯化铯对GeSe2-Sb2Se3玻璃的析晶及红外透过性能的影响[J]. 硅酸盐学报, 2009, 37(4): 568-573.

【12】Huang Chenghui, Huang Jianhong, Zhang Ge, et al.. A method for accurate calculation of the absorption of optical materials[J]. Laser Journal, 2001, 22(6): 45-46.
黄呈辉, 黄见洪, 张戈, 等. 一种精确计算光学材料吸收系数的方法[J]. 激光杂志, 2001, 22(6): 45-46.

【13】Gong Hui, Li Chengfu. CW CO2 laser induced damage to infrared window materials[J]. Acta Optica Sinica, 1996, 16(3): 332-335.
龚辉, 李成富. 连续CO2激光对红外窗口材料损伤研究[J]. 光学学报, 1996, 16(3): 332-335.

【14】Anonymous. Portland′s handbook of chemistry(2)[J]. Chinese Science Bulletin, 2004, (4): 339-339.
佚名. 兰氏化学手册(第2版)[J]. 科学通报, 2004, (4): 339-339.

【15】Bi Juan, Jing Guangyong, Ni Xiaowu, et al.. Analysis of 532 nm long pulse laser-induced thermal decomposition damage to GaAs by semi-analytical method[J]. Acta Phys Sin, 2012, 61(24): 244209.
毕娟, 金光勇, 倪晓武, 等. 532 nm 长脉冲激光致GaAs热分解损伤的半解析法分析[J]. 物理学报, 2012, 61(24): 244209.

引用该论文

Wu Lihua,Dai Shixun,Zhang Peiqing,Liu Zijun,Wang Xunsi,Shen Xiang,Xu Tiefeng,Nie Qiuhua. Study on Damaging Characteristic of 10.6 μm CW Laser to Ge-Sb-Se Chalcogenide Glass[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(7): 0706005

吴丽华,戴世勋,张培晴,刘自军,王训四,沈祥,徐铁峰,聂秋华. 10.6 μm连续激光对Ge-Sb-Se硫系玻璃损伤特性的研究[J]. 中国激光, 2015, 42(7): 0706005

被引情况

【1】孙礼红,王训四,祝清德,刘硕,潘章豪,程辞,廖方兴,陈飞飞,戴世勋. 高非线性硫系玻璃开发及其理论研究进展. 激光与光电子学进展, 2016, 53(2): 20001--1

【2】严春阳,吴丽华,戴世勋,张培晴,刘自军,王训四. Ge-Sb-Se硫系玻璃光纤的CO2激光导能特性. 中国激光, 2016, 43(8): 803001--1

您的浏览器不支持PDF插件,请使用最新的(Chrome/Fire Fox等)浏览器.或者您还可以点击此处下载该论文PDF