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 electrooptical crystal top seeded solution growth method optical homogeneity laser damage threshold
1 天津理工大学理学院, 天津 300384
2 天津理工大学功能晶体研究院, 天津 300384
随着高功率固态激光器和光纤激光器的发展, 对可见光-近红外区域的光学隔离器要求逐渐增加。目前设备原件正趋于小型化发展, 工业应用最广泛的铽镓石榴石(TGG)晶体因其较小的Verdet常数, 无法满足未来高功率激光器的需要。Tb2O3具有较高的Verdet常数, 但是高熔点和相变机制使其难以通过常规提拉法进行单晶生长。本研究通过向Tb2O3中掺杂Y2O3, 研究了不同掺杂浓度下(TbxY1-x)2O3的晶体生长。在n(Tb)∶n(Y)=1∶1时, 通过激光浮区(LFZ)法生长了TbYO3单晶, 而纯净的Tb2O3和(Tb0.3Y0.7)2O3单晶无法通过该方法合成。TbYO3晶体具有较高的Verdet常数(445 nm处为529 rad·T-1·m-1, 880 nm处为116 rad·T-1·m-1), 为TGG晶体(445 nm处为350 rad·T-1·m-1, 880 nm处为49 rad·T-1·m-1)的1.51~2.37倍。因此, TbYO3晶体可以有效减少构建光学隔离器的介质长度或降低嵌入光学隔离器所需的磁场强度。此外, TbYO3晶体还具有11 W·m-1·K-1的中等热导率, 1.67 GW·cm-2的高激光损伤阈值。这些优点可以使TbYO3晶体成为一种有吸引力的磁光材料。
激光浮区法 Verdet常数 热导率 磁光晶体 激光损伤阈值 TbYO3 TbYO3 laser floating zone method Verdet constant thermal conductivity magneto-optical crystal laser induced damage threshold
强激光与粒子束
2023, 35(8): 081001
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所矢量光场研究中心，四川 成都 610209
高阶贝塞尔光束能够携带轨道角动量，且具有无衍射特性，在粒子操控、激光微纳加工及非线性光学等领域具有重要应用价值。目前产生高阶贝塞尔光束的方式无法同时满足集成化和高功率场景的应用需求。基于飞秒激光诱导的双折射纳米光栅结构，提出一种高损伤阈值的集成化光场调控器件制备方法。通过调控纳米光栅的光轴方向和相位延迟量，在石英玻璃内部写入光轴取向空间变化的多层纳米光栅结构，制备的器件可以实现不同光场调控功能的叠加和不同工作波长的设计。基于所提方法制备了中心波长为532 nm、拓扑荷值为4的高阶贝塞尔光束产生器件。器件产生的高阶贝塞尔光束携带的轨道角动量与设计值相符，在4 m距离内光斑大小保持基本不变。器件的零几率激光损伤阈值为28.5 J/cm2（6 ns），在高功率激光光束整形等领域具有极大的应用潜力。
激光光场调控 高阶贝塞尔光束 集成化光学元件 飞秒激光 纳米光栅 激光损伤阈值 光学学报
2023, 43(13): 1326003
西安工业大学光电工程学院, 陕西省光电测试与仪器技术重点实验室, 陕西 西安 710021
随着激光技术的不断发展, 对应用于大功率、高能量激光系统, 以及激光防护系统中的光学薄膜器件提出了高损伤阈值的要求。但目前在激光损伤阈值的测量上, 还存在测量标准不统一、重复性不好、准确性差、相互结果难以比对等问题, 其主要原因在于不同的材料及膜系适用于不同的损伤识别方法。对目前国内外在损伤识别方法方面的研究进行了总结, 阐述了图像法、散射法、等离子闪光法, 等离子体光谱法等多种不同的损伤识别方法, 介绍了各种方法识别损伤的原理、特点, 以及损伤识别的效果, 期望对激光损伤阈值测试方面的研究具有参考和借鉴。
激光损伤阈值 识别方法 薄膜 等离子体光谱法 声学法 质谱法 laser-induced damage threshold discriminant method thin film plasma spectroscopy acoustic method mass spectrometry
1 重庆理工大学机械工程学院，重庆 400050
2 国网重庆市电力公司营销服务中心，重庆 400020
为了提高激光损伤阈值，采用离子束辅助电子束成膜的方法制备具有355，532，1064 nm三个波长的高反膜。首先使用Lambda950型分光光度计对薄膜样品的光谱性能进行测试，然后验证不同的基底材料及不同的基底清洗工艺对薄膜激光损伤阈值的影响，最后在不同的工作真空度下对薄膜的弱吸收能力和激光损伤阈值等进行较为系统的研究，分析薄膜的弱吸收能力与激光损伤阈值之间的联系。结果表明，三个波长下的反射率均满足全固态355 nm紫外激光器所要求的光学性能指标，当工作真空度增加到一定程度时，薄膜的激光损伤阈值与弱吸收值不再是对应的关系，而是存在一个最佳值，说明该高反膜可以用于全固态355 nm激光器中的反射镜。
表面光学 薄膜光学 355 nm紫外激光器 离子束辅助电子束 激光损伤阈值 三波长高反膜 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1924002
强激光与粒子束
2021, 33(4): 041001
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 西安 710021
以SiO2、TiO2、YF3为单组分材料分别制备了SiO2/YF3、TiO2/YF3复合薄膜，探究复合后膜层的光学、力学以及抗激光损伤性能的变化情况.采用双源共蒸技术，通过控制膜料蒸发时的沉积速率制备了混合摩尔比为1：1的两种氟氧化物复合薄膜，对复合膜层的折射率、消光系数、透射特性、表面形貌、粗糙度进行了测量，并研究了其抗激光损伤性能.结果表明：SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的折射率分别为1.478 7和1.864 6（波长550 nm），介于单组分材料之间（YF3为1.493 6、SiO2为1.465 1、TiO2为2.048 3），且均呈现正常色散分布；ZYGO干涉测量的结果显示，SiO2/YF3膜层的应力值为1.9 GPa，比单组分材料SiO2和YF3的0.4 GPa大但粗糙度小；TiO2/YF3膜层的应力值为0.8 GPa，比TiO2的3.9 GPa应力小但较YF3大，表现出较明显的应力调节效果；SiO2/YF3复合薄膜的激光损伤阈值为9.2 J/cm2，相比于单组分的SiO2提高了2.2%，较YF3提高了39.2%；TiO2/YF3的激光损伤阈值为7.8 J/cm2，相比于单组分的TiO2薄膜而言提高了85.6%，较YF3提高了17.4%.通过双源共蒸技术沉积得到的氟氧化物复合薄膜，吸收小、膜层折射率可调；SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的抗激光损伤性能均优于单组分材料；YF3的掺杂能够明显降低单一TiO2材料的应力，但SiO2/YF3的应力大于单组分的SiO2、YF3薄膜.
复合薄膜 氟化物 氧化物 双源共蒸技术 光学性能 应力 激光损伤阈值 Composite films Fluoride Oxide Dual-source co-evaporation technique Optical properties Stress Laser induced damage threshold
