【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部薄膜光學(xué)研發(fā)中心研究團(tuán)隊(duì)在亞納秒激光預(yù)處理通量對DKDP晶體激光損傷特性的影響機(jī)制上取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以“Fluence-dependent laser conditioning enhancement of laser induced damage properties in DKDP crystals”為題發(fā)表于Optics Communications。
 

　　DKDP(KDxH(2-x)PO4)晶體是高功率激光裝置中極為關(guān)鍵的非線性光學(xué)材料，其抗激光損傷性能是決定系統(tǒng)輸出能力的關(guān)鍵因素之一。激光預(yù)處理技術(shù)是提升DKDP晶體損傷閾值、保障裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵手段。研究系統(tǒng)評估了亞納秒激光預(yù)處理通量對 DKDP 晶體的納秒損傷密度、損傷形貌、表面粗糙度、線性吸收及非線性吸收特性的影響。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了不同通量(最高至5.0 J/cm²)亞納秒激光預(yù)處理對DKDP晶體的影響。結(jié)果表明，提高預(yù)處理通量雖然增加了處理時(shí)間，但能顯著增強(qiáng)晶體的抗損傷能力；經(jīng)5.0 J/cm²亞納秒激光預(yù)處理后，DKDP晶體的納秒激光損傷密度從0.088 pp/mm³大幅降低至0.008 pp/mm³。研究發(fā)現(xiàn)，亞納秒激光預(yù)處理顯著改變了晶體的非線性光學(xué)特性；5.0 J/cm²預(yù)處理后，晶體非線性吸收系數(shù)下降約30%，同時(shí)納秒損傷密度降低了一個(gè)數(shù)量級，揭示了兩者間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。結(jié)合非線性吸收測試結(jié)果分析，研究團(tuán)隊(duì)推斷DKDP晶體帶隙中存在兩個(gè)關(guān)鍵缺陷能級，亞納秒激光預(yù)處理通過調(diào)控這些缺陷態(tài)(如改變其能量位置或濃度)，有效抑制了激光損傷的發(fā)生，從而提升了晶體整體的抗損傷性能。該成果不僅深化了對激光預(yù)處理提升DKDP損傷性能物理機(jī)制的理解，也為利用非線性光學(xué)特性測試(如Z-scan)作為評估光學(xué)材料抗激光損傷性能的無損檢測方法提供了重要依據(jù)。
 

　　相關(guān)工作得到了上海市“探索者”項(xiàng)目、中國科學(xué)院國際合作局對外合作重點(diǎn)項(xiàng)目、山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及中國科學(xué)院特別交流計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
 

圖1. 不同亞納秒激光預(yù)處理工藝后DKDP晶體的納秒損傷密度曲線
 

　　圖2 (a, d)1030 nm(b, e)515 nm(c, f)343 nm 激光輻照下DKDP晶體的2PA和3PA非線性吸收系數(shù)