不同方法DKDP晶体生长和损伤阈值

生长方法是影响DKDP晶体生长和光损伤阈值的一个重要因素。分别采用传统降温法和点籽晶快速生长法,利用同种原料从氘化程度为85%的溶液生长了DKDP晶体,并选取部分Ⅱ类3倍频晶片进行3倍频光损伤阈值和透过性能测试。实验表明,不同生长方法对DKDP晶体的损伤阈值以及DKDP晶体的生长速度的影响效果正好相反,即由于生长溶液过饱和度的差别,点籽晶快速生长法晶体生长速度为传统方法的10倍,但晶体损伤阈值下降了50%,且紫外波段透过性能下降明显。     

不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显著的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。     

-1不同温度生长DKDP晶体的性质

用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60% DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053 nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053 nm激光损伤阈值降低。     

生长条件对KDP 晶体激光损伤阈值的影响

 研究了各种生长条件对晶体激光损伤阈值的影响, 发现提纯原料用的EDTA对晶体的光损伤阈值没有显著的影响, 溶液陈化能够降低晶体的散射强度,从而使光损伤阈值提高。多磷酸盐阻碍晶体锥面生长, 影响晶体的生长习性, 并降低晶体的激光损伤阈值。     

不同脉冲宽度355 nm波长激光诱导DKDP晶体损伤特性

研究了用于三倍混频的Ⅱ类DKDP晶体在35 ps,850 ps和7.6 ns三种不同脉宽355 nm波长激光作用下的损伤特性。实验对比分析了损伤阈值、概率和损伤针点形貌、尺寸和密度,并根据损伤阈值及概率得到前驱体阈值及密度。结果表明,前驱体的激光能量吸收量与脉宽线性相关。35 ps激光作用下DKDP有一种前驱体吸收激光能量形成熔融状损伤针点。850 ps激光作用下有两种前驱体吸收激光能量并产生力学破坏形成中心熔融四周断裂的损伤针点。7.6 ns激光作用下只有一种前驱体吸收激光能量,并且形成的损伤针点与850 ps对应的损伤针点有相同特征。     

四倍频磷酸二氘钾晶体

生长了不同氘含量的磷酸二氘钾(DKDP)晶体,切割角度统一沿Ⅰ类非临界相位匹配方向,即与晶体z轴成90与x轴成45,分别在1 064 nm和1 053 nm两种基频波长下进行了四倍频实验,通过测定氘含量与相位匹配角的联系,确定出能够实现非临界四倍频的DKDP晶体的最佳氘含量。实验发现在1 064 nm的基频波长下通过调节DKDP晶体的氘含量无法实现室温的非临界相位匹配,而在1 053 nm基频波长下实现室温的非临界相位匹配的DKDP晶体最佳氘含量为85%左右     

不同温度生长DKDP晶体的性质

用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60%DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053nm激光损伤阈值降低。     

杂质对KDP晶体光学质量的影响

 研究了几类可能出现在KDP晶体的生长溶液中的有机物杂质和无机阴离子杂质基团对KDP晶体散射、透过率、光损伤阈值等光学质量的影响，结果表明，不同种类的杂质的影响并不相同，造成这一结果的根本原因在于杂质离子的结构及其与晶体表面原子成键能力的不同。     

355 nm和1064 nm双波长预处理对DKDP晶体损伤性质的影响

为了研究3ω预处理、3ω和1ω同时辐照预处理情况后DKDP晶体的3ω损伤特性,建立了双波长预处理和损伤测试实验系统,重点研究了双波长同时辐照预处理情况下1ω能量密度对预处理效果的影响,分析了双波长同时辐照预处理过程中的能量耦合机制。研究结果表明:双波长同时辐照预处理在提升DKDP晶体抗3ω激光损伤性能方面的效果明显好于单波长预处理;在双波长同时辐照预处理情况下,远低于自身预处理阈值的1ω参与了预处理作用过程;在相同3ω能量密度、能量阶梯的预处理策略下,1ω能量密度存在最佳值。     

大口径DKDP晶体受激拉曼散射增益系数的测量（英）

大口径KDP/DKDP晶体在强紫外光辐照下产生横向受激拉曼散射效应（TSRS）, 受激放大的拉曼散射光将导致激光能量损失甚至激光损伤, 测量DKDP晶体TSRS增益系数对设置激光装置的运行区间以确保晶体的安全使用非常重要。采用高精度光谱仪探测大口径DKDP晶体（氘含量65%）在351 nm激光辐照下的横向拉曼散射信号, 得到了拉曼散射光的增长曲线, 拟合得到的拉曼增益系数为0.109 cm/GW。同时, 实验结果表明晶体体损伤不影响TSRS增长行为, 表明晶体体损伤对拉曼增益系数测量结果的影响可以忽略。     

大口径氘化磷酸二氢钾晶体离线亚纳秒激光预处理技术

大口径氘化磷酸二氢钾(DKDP)晶体抗激光损伤性能偏低严重地制约着大型高功率激光装置输出水平.本研究利用离线亚纳秒激光预处理技术有效地提升了大口径DKDP晶体抗激光损伤性能.实际使用情况表明,采用离线亚纳秒激光预处理后,DKDP晶体在9 J/cm²激光通量辐照下的表面平均损伤密度得到大幅下降,由未处理前的5.02 pp/cm²(1pp表示1个百分点)降至0.55 pp/cm²,降幅为一个数量级.同时,激光预处理对晶体损伤尺寸具有一定的抑制作用,预处理后晶体损伤点尺寸分布曲线向尺寸减小的方向平移,尺寸分布峰值由预处理前的25μm降至预处理后的18—20μm.     

One-on-One and R-on-One Tests on KDP and DKDP Crystals with Different Orientations

By testing a substantial number of tripler and z-cut KDP and DKDP crystals, we have observed that at 355nm, the laser induced damage threshold in the R-on-one test is higher than that in the one-on-one test. It is proved that laser conditioning is an efficient way to improve the damage resistance. The efficiency of laser conditioning becomes increasingly good with smaller ramping fluence steps. We have also found that the damage resistance of the z-cut crystal is higher than the triplet cut, and the pinpoint number is definitely less in the z-cut crystal. The reason for these observations is discussed.     

高功率钕玻璃激光系统低时间相干光频率转换技术研究进展

低时间相干脉冲可有效提高激光与等离子相互作用中参量不稳定性的阈值,但高效频率转换难题是实现其工程应用瓶颈之一。系统分析了高功率激光驱动器已有的各类低时间相干脉冲频率转换技术的特性,并基于数值模拟和实验分析了部分掺氘DKDP晶体用于超辐射光倍频、三倍频的特性与工程应用可行性,结果表明掺氘17%左右DKDP晶体可以提高钕玻璃系统超辐射光的倍频效率,理论转换效率可达到约80%,10%梯度掺氘DKDP晶体则可实现5 THz带宽三倍频输出。     

Wavelength dependence of laser-induced damage: determining the damage initiation mechanisms

A novel experimental approach is employed to understand the mechanisms of laser induced damage. Using an OPO (optical parametric oscillator) laser, we have measured the damage thresholds of deuterated potassium dihydrogen phosphate (DKDP) from the near ultraviolet into the visible. Distinct steps, whose width is of the order of k(B)T, are observed in the damage threshold at photon energies associated with the number of photons (3-->2 or 4-->3) needed to promote a ground state electron across the energy gap. The wavelength dependence of the damage threshold suggests that a primary mechanism for damage initiation in DKDP is a multiphoton process in which the order is reduced through excited defect state absorption.