由于国产核心交换芯片的时间和日期(ZDA)接口一般为移动ZDA标准接口, 与北斗卫星导航系统的北斗标准ZDA接口不一致, 因此在以国产芯片为核心处理单元的骨干网中无法实现北斗时间的传输。设计了一种北斗ZDA接口标准协议与移动ZDA接口协议的转换方案, 通过详细对比两者的日时间(TOD)数据帧的异同之处, 以Unix时间戳作为中间媒介实现两者不同时间表达的转换。实验结果表明: 在所搭建的网络环境下, 北斗卫星接收机输出的ZDA可以稳定地转换成移动标准的ZDA, 且转换后的移动时间数据可正常稳定地被国产芯片解析并传输到核心骨干网中。

利用电子束蒸发技术制备了氧化铪薄膜, 并分别用氧气氛下退火和激光预处理两种后处理方法对样品进行了处理。介绍了两种后处理工艺和相关的设备, 测试分析了样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值。对比了两种后处理方法对降低吸收和提高激光损伤阈值的效果, 讨论了它们的作用原理。实验结果表明,激光预处理能有效降低样品的吸收值, 提高样品的抗激光损伤阈值。采用一步法(50%初始损伤阈值)预处理后, 三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13 J/cm2提升到15 J/cm2; 采用两步法(依次50%、80%初始损伤阈值)预处理后, 三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13 J/cm2提升到17.5 J/cm2 , 损伤几率曲线整体向高通量区域平移。

针对传统的激光诱导损伤阈值测试中存在的耗时问题, 提出了一种利用单发次、大口径光束的介质膜损伤阈值的快速测定方法。该方法以图像处理为基础, 通过坐标变换和栅格压缩, 建立了样品辐照区域内损伤分布与光斑强度分布之间的精确对应关系。基于对大口径光斑辐照区域内损伤信息的快速提取和统计方法, 通过单次激光辐照, 获取了待测区域的损伤阈值。根据此方法搭建了单发大口径光束损伤阈值测试平台, 并对HfO2/SiO2高反射膜损伤阈值进行了单发次测定的验证。

针对航空激光防护技术研究需求, 开展了复合涂层材料的激光烧蚀效应综合研究。采用圆棒固体激光器作为测试光源, 搭建了具有在线温度测量功能的烧蚀实验平台。在此基础上, 对聚碳硅烷(PCS)涂层样品开展了激光烧蚀实验。通过对烧蚀区域形貌和温度数据的对比分析, 证明了PCS复合材料具备显著的激光防护作用。同时, 从理论方面对涂层的激光防护机理进行了研究, 基于材料热传导方程, 建立了激光烧蚀过程的热力学模型, 对温度场变化进行了模拟。研究结果表明, 在复合涂层的保护下, kW级激光仅产生百℃的金属基底升温。

针对纳秒脉冲和飞秒脉冲不同的损伤机制，分别建立了两种多脉冲激光损伤模型。脉宽小于10 ps时，损伤是由于等离子体形成造成介质发生烧蚀所致，对此建立了基于电子密度演化方程的介质击穿模型; 脉宽大于100 ps时，损伤是由于热沉积造成介质发生熔融所致，对此建立了基于傅里叶热传导方程的介质热损伤模型。通过计算两种模型下激光参数和材料参数对多脉冲损伤的影响，发现由于损伤机理不同，不同参数对单脉冲损伤阈值和多脉冲损伤阈值的影响趋势不完全一致，敏感程度也不同。通过计算得到了与实验结果一致的多脉冲损伤阈值与脉冲数间关系，使定量预估多脉冲损伤阈值和元件使用寿命成为可能。

针对大型激光系统中光束质量低和波前畸变等特点, 采用离子辅助电子束蒸发技术成功实现对多层膜残余应力的精确控制。通过分析氧化铪、氧化硅单层膜残余应力变化规律, 研究了离子源束压、束流参量对膜层折射率、残余应力性质及大小的影响。540 mm×340 mm×60 mm规格大口径传输反射镜面形PV值达到0.5λ(λ=632 nm), 小光束损伤测试情况下, 样品元件的损伤阈值大于30 J/cm2(N-on-1,1 064 nm,5 ns), 利用该技术制备的大口径传输反射镜已获得成功应用。

针对参量振荡过程中铌酸锂表面的增透薄膜的损伤问题, 采用了XRD光谱法和形貌观测法对激光诱导薄膜损伤的形貌及其物理过程进行了深入地分析. 观测发现： 薄膜损伤点的特征是膜面出现凹陷的点坑, 周围分散着由厚到薄变化的沉积层, XRD光谱检测显示出现了薄膜材料的晶化. 利用杂质缺陷诱导薄膜损伤模型对以上损伤的形貌成因进行了分析. 研究表明： 杂质粒子对激光脉冲能量的强烈吸收会引起邻近光学材料的迅速熔化、 汽化和电离, 形成复杂物态结构混合物; 在激光等离子体冲击波作用下, 混合物发生喷溅扩散形成凹陷坑. 在扩散冷却过程中沉积物会发生结晶, X射线衍射显示出薄膜材料SiO2晶态的衍射峰.

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜(K9基片)和单层HfO2薄膜(K9基片)的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300~800 nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明:SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。

采取355 nm激光脉冲辐照熔石英样品,利用Nomarski微分干涉差显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜观测手段对前后表面产生的损伤点进行了观察分析。对前后表面损伤形态做出详细的描述和分类,从理论上对每种损伤类型产生的条件与机理做出推测。实验结果表明:熔石英前表面存在小麻点群损伤和星状裂纹损伤两种损伤形态,横向尺寸分别为0.8-2.5和1.0-5.5 μm;后表面存在小麻点群损伤、壳状剥离损伤和火山口3种损伤形态,损伤横向尺寸分别为0.48-1.33,4-20和12-30 μm。实验证明了1 μm尺度损伤点的产生与再沉积层密切相关。

光学元件亚表面缺陷的有效检测已成为高阈值抗激光损伤光学元件制造的迫切要求。基于全内反射照明原理开展了全内反射显微技术检测光学元件亚表面缺陷的实验研究。结果表明:全内反射显微技术可有效检测光学元件亚表面缺陷;入射光偏振态和入射角度会影响元件内界面下不同深度处驻波形式照明强度的分布,对于可见度发生明显改变的微小缺陷点能衡量出其一定的深度尺寸范围;利用显微镜精密调焦对界面下一定深度处缺陷成像,可知缺陷点的位置深度。