利用1064nm激光预处理提高pickoff镜损伤阈值

激光预处理是提高光学元件损伤阈值的有效方法之一。利用输出1064 nm基频激光的SAGA激光器,采用光栅刻线式扫描的方式对镀多层高反物理膜的pickoff镜进行了能量周期递增的预处理,验证激光预处理对其损伤阈值的提高效果。结果表明:零几率损伤阈值平均提高38.8%,而50%几率损伤阈值提高了7.6%,经过激光预处理后pickoff镜抗损伤能力较处理前有了一定提高。     

光学元件激光预处理技术

国外学者用1064 nm激光对pickoff镜进行预处理,发现损伤阈值平均提高38.8%。国内研究者用CO2激光中度抛光后,熔石英基片的损伤阈值提到了30%左右,激光波长、扫描方式等对处理效果影响也比较明显。介绍了三种公认的预处理机制,将离线与在线处理方式做了简单地比较,并对国内外激光预处理技术的发展和前景进行了展望。     

HfO2/SiO2多层高反膜激光预处理技术

采用不同的光斑移动距离,对电子束蒸发制备的HfO2/SiO2多层高反膜进行了单步及多步预处理。结果表明:为了使薄膜不产生损伤,预处理最高能量密度最好不超过薄膜零几率损伤阈值的90%; 相同预处理效率下进行的单步预处理对提高光学薄膜抗激光损伤阈值的效果比多步预处理好;对HfO2/SiO2高反膜进行98.4%能量覆盖的两步预处理后薄膜损伤阈值提高81%;控制薄膜的缺陷源,初始物质应采用金属Hf。     

光学薄膜的小光斑扫描激光预处理研究

激光预处理是一种提高光学薄膜破坏阈值的新技术。采用小光斑扫描并逐步提高预处理能量的方法,对不同类型的薄膜进行了激光预处理。实验结果发现,除了ＨｆＯ２／ＭｇＦ２多导反射膜外,其它样品的０几率破坏阈值Ｆ０％、发生破坏的最低能量密度值ＦＤｍｉｎ１、不发生破坏的最高能量密度值ＦＮＤｍａｘ以及５０％几率损伤阈值Ｆ５０％都有不同程度的提高。这说明,激光预不仅可以清除薄膜听杂质和缺陷,而且可以改进薄膜的整体性能     

超声清洗与激光预处理对减反膜阈值的影响

 研究了超声清洗和激光预处理两种后处理手段对减反膜的损伤特性的影响。采用电子束蒸发技术制备了1 064 nm减反膜，利用超声清洗及激光预处理的方法分别对样品进行处理，并对处理前后的样品分别进行激光损伤阈值测试及破斑深度测量。结果表明：处理后减反膜的损伤阈值均有所提升，但激光预处理的阈值增强效果更加明显；超声清洗前后的破斑深度没有大的变化，而激光预处理后的破斑深度比处理前浅得多；原因在于超声清洗只能去除表面杂质，激光预处理可减少和抑制膜层内较深处的缺陷。     

预处理对355nm激光作用下熔石英损伤增长的影响

测试了经化学蚀刻、紫外激光预处理及其共同处理后的熔石英355 nm激光损伤阈值;研究了处理前后其损伤斑面积随激光辐照脉冲数的增长情况。结果表明,处理后熔石英355 nm激光损伤阈值得到了提高,且损伤斑面积增长变慢。利用CO2激光对熔石英表面损伤点进行了修复处理,修复后的损伤点R-on-1抗损伤阈值和基底阈值相当,损伤增长得到有效抑制。     

激光预处理中缺陷上的激光能量覆盖

分析了不同预处理方式下缺陷上的激光能量的覆盖特点。理论分析表明,相同预处理效率下,单步预处理缺陷上激光能量覆盖率优于多步预处理。实验研究了电子束蒸发制备的HfO2/SiO2多层高反膜的激光预处理,结果发现单步预处理后薄膜的单脉冲激光损伤阈值比相同效率的4步预处理后薄膜的单脉冲激光损伤阈值要好。采用最高能量密度为112%激光损伤阈值的5步预处理后,光学薄膜的激光损伤阈值提高了83.5%。     

高功率激光诱导光学元件损伤阈值测量的不确定度分析

 激光诱导损伤阈值作为一实验参量，对其结果作不确定度分析有利于激光工作者在某个精度范围内获知该参量的信息。从激光损伤和损伤阈值定义出发，分析了基于ISO11254的损伤几率测试法测试激光诱导损伤阈值的不确定度来源，包括激光能量测量、激光光斑有效面积测量、各能量密度处损伤几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合这4个方面。并利用统计学原理和线性拟合等理论对这4个方面引起的不确定度分量及最终测试结果的相对合成不确定度进行了计算。以1 064 nm高反薄膜样品为例，分析表明：损伤几率点的计算和几率图中损伤几率的直线拟合是损伤阈值测试结果不确定度的主要来源，当样品的损伤阈值为7.79 J/cm²时，这两种因素引起的相对不确定度可分别在4%和18%左右，损伤阈值的相对合成不确定度达18.72%。     

532nm HfO_2/SiO_2高反膜的激光预处理效应

采用单台阶能量光栅扫描以及R-on-1测试两种不同预处理方式研究了激光预处理技术对532nm HfO2/SiO2高反膜的阈值提升效果。用Nd:YAG二倍频激光对电子束蒸发制备的532nm HfO2/SiO2高反膜进行1-on-1损伤阈值测试,然后分别进行单台阶能量光栅扫描以及R-on-1测试。通过对损伤概率以及损伤形貌的分析,发现激光预处理能够去除薄膜内低阈值缺陷,达到提高损伤阈值的目的,损伤阈值分别提高38%和30%。     

光学膜层激光预处理过程研究

 光学元件经过激光预处理后，其抗激光破坏能力最大提高2倍以上，系统研究激光预处理机理和工艺，能安全可靠地提高光学元件损伤阈值，提升高功率激光系统的能量密度。研究了几种sol gel膜、PVD膜在预处理前后膜层表面的变化（损伤形貌）以及损伤阈值的增幅，发现预处理过程膜层仍然发生了一定程度的轻微损伤，这种损伤和膜层本身缺陷、激光参数密切相关，预处理过程可逐步消除膜层缺陷。     

(1+2+1)双共振多光子电离概率的理论研究

共振增强多光子电离光谱技术已成为研究原子、分子高激发态能级结构的重要方法。运用光和物质相互作用的速率方程理论,推导出四能级物质系统1+2+1双共振增强多光子电离概率的解析表达式,以此为基础,理论模拟了电离概率随激发光强、激光脉冲宽度和碰撞弛豫速率的变化,发现在1+2+1多光子电离机制中,电离概率随光强的增加而增大,继而出现单步、双步激发饱和的现象,直至饱和值1;继续增大光强,电离概率将围绕饱和值1窄幅振荡,振荡幅度随光强增加而增大。随激光脉冲宽度的增大,电离概率从零开始逐渐增大直至饱和值1。而随碰撞弛豫速率的增大电离概率以线性规律减小。     

Optical focus control system for laser welding and direct casting

A non-intrusive optical sensor system has been developed for focus control of laser welding. This detects the light generated by the process through the laser delivery optics, and exploits the chromatic aberrations of these optics to detect any laser focal error at the workpiece. This system works for a wide range of materials and welding parameters, and example results are presented. The sensor has also been applied to laser ‘direct casting’, a process in which 3-D structures are built by flowing metal powder into a focused laser beam. In this case, melt pool temperature is also important, and so additional optics are incorporated into the sensor to provide a pyrometric temperature measurement which is used to control the laser power.     

用1064nm激光增强HfO2/SiO2薄膜的抗激光损伤能力的实验研究

 用1 064nm激光实验研究了HfO₂/SiO₂薄膜的激光损伤增强效应，实验以薄膜激光损伤阈值70%的激光能量开始，采用N-ON-1方式处理薄膜，激光脉冲的能量增量为5J/cm²。实验结果表明，激光处理薄膜表面能使激光损伤阈值平均提高到3倍左右，并且薄膜的损伤尺度也明显减小。对有缺陷的薄膜，其缺陷经低能量激光后熔和消除，其抗激光损伤能力得到增强，但增强得并不显著，而薄膜本身的激光预处理，可以使其激光损伤阈值大大提高。     

一种激光损伤阈值测试新方法

随着激光器朝向大功率、高能量的方向发展,激光损伤阈值成为了衡量光学元件抗激光损伤能力的重要参数之一,因此,能否准确地测量出光学元件的激光损伤阈值成为研究的重点。而光学元件激光损伤阈值测试的关键是能否准确地判别光学元件是否发生激光损伤。为解决目前常见的损伤判别方法存在的精度低、识别时间长、适用材料范围窄、操作复杂等不足,提出了一种新的激光损伤的判别方法,即等离子体诊断法。以K9玻璃为例,搭建激光损伤阈值的测试平台,利用光纤光谱仪采集强激光辐照K9玻璃时所产生的激光等离子体闪光光谱,并对该光谱进行诊断分析,将该光谱中是否含有待测试光学元件材料中特征元素的光谱峰作为其是否收到激光损伤的标准。同时,对K9玻璃进行了激光损伤阈值的测试,并将测试结果与等离子体闪光法和显微镜法所测的激光损伤阈值进行了对比分析。实验表明,提出的等离子体诊断方法的判别精度高、速度快、测试装置结构简单,易实现在线测量,可以大大地提高光学元件激光损伤阈值测试工作的效率。     

激光谐振腔自动稳定调节的一种方法

本文讨论了激光谐振腔的稳定调节系统.对失调的激光谐振腔的输出光斑进行图象处理,检测出光斑的内外圆环的边缘,然后用曲线拟合的方法得到内外圆环的几何中心坐标,计算出光斑的能量偏移和位置偏移.运用几何光学和衍射光学的有关知识,推导出激光谐振腔镜的倾斜角和光斑偏移量的关系,利用这个关系来实时调节谐振腔,使谐振腔准直.我们做了大量的实验证明这种方法是切实可行的.     

Nd:YAG激光器光栅式扫描预处理的计算模拟与优化分析

 采用计算模拟的方法,研究了光栅式扫描预处理的扫描方式以及脉冲能量波动、定位误差对预处理效率的影响。研究发现,脉冲能量波动及其定位误差使预处理效率降低,同时其影响与扫描方式之间存在相互调制作用,因此可以通过选择合适的扫描方式以及扫描间隔来优化预处理流程,提高预处理效率。此外发现,光斑呈等边三角形排列时的预处理效率优于正方形。     

A Tunable Er3+-Doped Fiber Laser by Use of an Integrated Optics Mach-Zehnder Interferometer

Wavelength tunability of an Er³⁺-doped fiber laser is reported by the use of an integrated optics Mach-Zehnder interferometer driven electro-optically. A pump laser threshold of 5 mW and a continuous tunable band from 1530 nm to 1554 nm are achieved with a drive voltage varying between 0 to +7 volts. An evaluation of the design and improvements are given based on the experimental and theoretical analysis.     

On the effects of using CO2 and F2 lasers to modify the wettability of a polymeric biomaterial

Enhancement of the surface properties of a material by means of laser radiation has been amply demonstrated previously. In this work a comparative study for the surface modification of nylon 6,6 has been conducted in order to vary the wettability characteristics using CO₂ and excimer lasers. This was done by producing 50 μm spaced (with depths between 1 and 10 μm) trench-like patterns using various laser parameters such as varying the laser power for the CO₂ laser and number of pulses for the excimer laser. Topographical changes were analysed using optical microscopy and white light interferometry which indicated that both laser systems can be implemented for modifying the topography of nylon 6,6. Variations in the surface chemistry were evaluated using energy-dispersive X-ray spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy analysis which showed that the O₂ increased by up to 1.5 at% and decreased by up to 1.6 at% for the CO₂ and F₂ laser patterned samples, respectively. Modification of the wettability characteristics was quantified by measuring the advancing contact angle, which was found to increase in all instances for both laser systems. Emery paper roughened samples were also analysed in the same manner to determine that the topographical pattern played a major role in the wettability characteristics of nylon 6,6. From this, it is proposed that the increase in contact angle for the laser processed samples is due to a mixed intermediate state wetting regime owed to the periodic surface roughness brought about by the laser-induced trench-like topographical patterns.