作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
2 电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308
硫系玻璃作为一种优秀的红外材料,具有透过范围广、物化性能稳定、易于成纤等特点,是制备红外传能光纤的理想材料之一。从硫系玻璃吸收损耗抑制和散射损耗抑制两方面入手,采用气(氯气)/气(玻璃蒸汽)、固(铝)/液(玻璃熔液)化学反应除杂方式降低光纤吸收损耗,建立了三维激光显微成像系统,检测玻璃及光纤内部的微米和亚微米量级的缺陷,优化制备工艺降低光纤散射损耗,制备出损耗为0.087 dB/m(@4.778 μm)的硫系玻璃光纤。分别利用光纤激光器(波长为2.0 μm)和双波长输出的光学参量振荡器(OPO)激光器(波长为3.8 μm 和4.7 μm)进行激光传能实验,在单模光纤和多模光纤中分别实现了6.10 W(@2.0 μm)和6.12 W(@3.8 μm和4.7 μm)激光传输。
材料 红外光纤 硫系玻璃 超低损耗 激光传输 激光损伤 
光学学报
2024, 44(7): 0716001
作者单位
摘要
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西 西安 710021
近年来,随着大功率、高能量激光系统的不断发展,光学薄膜的抗激光能力成为制约激光系统高质量发展的瓶颈之一。基于不同的制备方法及工艺参数会对薄膜的损伤阈值产生重要的影响,就薄膜镀制前、镀制中以及镀制后三个方面对提高损伤阈值的方法进行综述,其中包括膜料优选、膜系设计、溶剂清洗、离子束清理、制备方法、离子束后处理、激光后处理等内容。
光学薄膜 激光损伤阈值 激光系统 沉积方式 optical thin film laser damage threshold laser system deposition method 
应用光学
2023, 44(6): 1185
石爽爽 1,2,*师瑞泽 1,2王国影 1,2肖亚波 1,2[ ... ]陈建荣 1,2
作者单位
摘要
1 北京中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
磷酸氧钛铷(RbTiOPO4, 简称RTP)是综合性能优异的电光晶体,具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点,已成为新一代电光器件应用材料,非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体,基于此,本文选用富Rb的高[Rb]/[P]摩尔比值生长体系,通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体,测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值,结果表明,该晶体的光学均匀性为7.3×10-6 cm-1,重复频率为501 kHz,插入损耗为0.49%,消光比为31.57 dB,激光损伤阈值为856 MW/cm2。
电光晶体 顶部籽晶熔盐法 光学均匀性 激光损伤阈值 RTP RTP electrooptical crystal top seeded solution growth method optical homogeneity laser damage threshold 
人工晶体学报
2023, 52(12): 2151
作者单位
摘要
西南科技大学 核环境安全技术创新中心,四川 绵阳 621010
熔石英元件的抗激光损伤性能对高能激光器的稳定运行具有重要意义。为了提升熔石英元件抗激光损伤性能,针对传统氢氟酸蚀刻产生再沉积物的缺点,提出了采用有机氟酸蚀刻提升熔石英元件抗激光损伤性能的方法。有机氟酸蚀刻的优势在于产物具有较好的溶解性,因而产生再沉积物的可能性降低。采用有机氟酸溶液静态蚀刻熔石英元件,并对元件的表面质量、透过率和激光损伤密度进行了表征分析。表面质量和透过率的结果一致显示熔石英元件经有机氟酸蚀刻后,元件表面的再沉积物和污垢较少,表明有机氟酸具有较好的抑制再沉积物生成的效果。激光损伤密度结果显示,有机氟酸蚀刻熔石英的深度为6 μm时,元件的平均激光损伤密度为0.26 cm−2,接近先进缓释处理2(AMP2)工艺的水平。基于有机氟酸蚀刻提高熔石英元件的抗激光损伤性能为激光负载能力的提升开辟了一条新途径。
有机氟酸 静态蚀刻 激光损伤 再沉积物 熔石英 organic fluoric acid static etching laser damage deposition fused silica 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111005
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY, USA
2 Currently at Khiram Prototype Works LLC, Rochester, NY, USA
Transverse stimulated Raman scattering (TSRS) in potassium dihydrogen phosphate (KDP) and deuterated potassium dihydrogen phosphate (DKDP) plates for large-aperture, inertial confinement fusion (ICF)-class laser systems is a well-recognized limitation giving rise to parasitic energy conversion and laser-induced damage. The onset of TSRS is manifested in plates exposed to the ultraviolet section of the beam. TSRS amplification is a coherent process that grows exponentially and is distributed nonuniformly in the crystal and at the crystal surfaces. To understand the growth and spatial distribution of TSRS energy in various configurations, a modeling approach has been developed to simulate the operational conditions relevant to ICF-class laser systems. Specific aspects explored in this work include (i) the behavior of TSRS in large-aperture crystal plates suitable for third-harmonic generation and use as wave plates for polarization control in current-generation ICF-class laser system configurations; (ii) methods, and their limitations, of TSRS suppression and (iii) optimal geometries to guide future designs.
transverse stimulated Raman scattering large-aperture laser systems laser damage KDP DKDP 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e54
马特 1,2王江涛 1,2袁武 1,2,3宋宏伟 1,2,3,*王睿星 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学工程科学学院,北京 100049
3 中国科学院力学研究所空天飞行高温气动国家重点实验室,北京 100190
建立了一种适用于强激光辐照面的高温原位观测方法,并开展了高速风洞内的激光辐照实验,获得了典型金属材料与复合材料在超声速切向气流条件下的瞬态烧蚀与破坏行为;此外,基于Horn-Schunck光流法分析了各典型材料的烧蚀特征与质点的运动速度,基于粒子图像测速法并结合复合材料铺层结构特征获得了瞬时烧蚀速度。研究结果表明,各材料的动态烧蚀行为有很大差异:在切向气流作用下,熔融态钛合金的流动模式从燕尾状转变为羽翼状,而镍基高温合金则呈雨滴状流动。基于Kelvin-Helmholtz机制分析了切向气流作用下不同金属材料击穿时间存在差异的原因。超高温陶瓷复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀特征与编织结构类型密切相关,并且高激光功率密度条件下的抗激光烧蚀性能与碳纤维含量成正比。
激光技术 激光破坏效应 原位观测技术 瞬态烧蚀形貌 超声速切向气流 光流法 
中国激光
2023, 50(16): 1602201
作者单位
摘要
1 北京科技大学 物理系,北京 100083
2 山东大学 晶体材料研究院 晶体材料国家重点实验室,济南 250100
由于金属杂质离子对晶体损伤性质有不容忽视的影响,受实验条件限制,Fe及其团簇缺陷对晶体的影响机制尚不明确。采用第一性原理的方法,对磷酸二氢钾(KDP)和磷酸二氢铵(ADP)晶体中的Fe及其团簇缺陷进行模拟研究,确定其对晶体结构及光学性质方面的影响。研究发现,Fe进入KDP和ADP晶体中主要以取代P原子形成FeO4基团最稳定,且其稳定形式以Fe3+为主。磁性状态研究发现磁性条件对晶体的结构和能量影响不大,Fe对晶体的损伤主要通过引起200~300 nm范围明显的光学吸收影响损伤阈值。Fe进入晶体中形成团簇缺陷可通过电荷补偿与O空位(VO)复合,几乎不会与OH空位(VOH)复合,团簇缺陷以Fe对晶体结构和性质的影响为主。
KDP晶体 ADP晶体 缺陷 激光损伤 第一性原理 KDP crystal ADP crystal defect laser damage first-principles 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 061003
作者单位
摘要
南京理工大学理学院,江苏 南京 210094
采用波长为1070 nm的连续激光对亚音速切向空气流下玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)的穿孔效应进行了研究。通过实验研究了功率密度(848~1556 W/cm2)和切向气流流速(0~1个马赫数)对穿孔形貌、穿孔点温度和穿孔时间的影响。结果表明:切向气流流速为0.5个马赫数(Ma)时靶材穿孔时间随功率密度的增加而减小,最大减小了46%;功率密度为848 W/cm2时穿孔时间随气流流速的增加呈先减小后增加的规律,与无气流(0 Ma)时相比,最大仅减小8%。激光功率密度的增加加速了热解气体的产生,使得孔隙压力升高,促进了靶材的剥蚀。切向空气流对作用过程的影响主要包括:降低树脂基体热解所产生的残炭含量,进而改变靶材吸收方式;产生切向剪切力,加速靶材的力学剥蚀;加速对流换热,降低靶材表面温度。当切向气流速度较小(≤0.4 Ma)时,切向气流的作用主要是促进树脂热解,降低残炭含量,转变靶材吸收方式;当切向空气流速较大(0.8~1.0 Ma)时,气流的冷却作用表现得较为明显。
激光光学 激光损伤 连续激光 玻璃纤维增强树脂基复合材料 切向空气流 穿孔效应 
中国激光
2023, 50(14): 1401002
作者单位
摘要
1 江南大学理学院计算光学实验室,江苏 无锡 214122
2 无锡商业职业技术学院物联网与人工智能学院,江苏 无锡 214153
3 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
为了研究激光辐照含有表面划痕的熔石英的热应力特性,基于电磁场、热传导及弹塑性力学理论,建立了适用于不同表面缺陷类型的纳秒脉冲激光辐照熔石英的热应力数值模型。利用该模型计算得到平滑表面和划痕表面熔石英在激光辐照后的温度场分布和应力场分布,并通过搭建的激光损伤测试及应力在线测量系统实验验证了所建模型。研究结果表明,熔石英的表面结构引起的光场调制会导致激光辐照后熔石英内部应力增强,并且应力大小与其表面结构尺寸密切相关。研究结果不仅有助于分析含有表面划痕的光学元件的激光损伤机理及残余应力,而且能够对激光加工的热应力调控提供理论依据。
激光技术 激光损伤 应力分布 表面划痕 光场调制 
中国激光
2023, 50(12): 1202206
Author Affiliations
Abstract
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, New York, USA
The laser-damage performance of optics is known to be negatively affected by microscale particle contamination induced by the operational environment. This work investigates the properties of particles accumulating in various locations near critical optics inside the OMEGA EP grating compressor chamber during quarterly operational periods over a 2-year duration. The particles found were characterized using optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The analysis indicates significant concentrations of micrometer- to nanometer-scale particles inside the vacuum chamber, with higher values observed near the port leading to the OMEGA EP target chamber. The distribution of the chemical composition of these particles varies between collection periods. Although understanding of the mechanisms of particle generation and transport remains uncertain, the hypothesis is that this particle load represents a risk for contaminating the surfaces of high-value optics located inside the chamber, including the compression gratings and deformable mirrors, and therefore affecting their laser-damage resistance and overall operational lifetime.
laser damage particle contamination 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(3): 03000e39

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