He-Ne散射光检测光学薄膜激光损伤阈值

准确测定光学薄膜的激光损伤阈值可以衡量光学薄膜的抗激光损伤能力,测定损伤阈值的关键是准确地判定损伤的发生与否。建立了He-Ne散射光检测光学薄膜激光损伤阈值系统。通过测量同一样品点的He-Ne散射光能量变化来判断薄膜表面发生的损伤,并对制备的类金刚石薄膜与HfO₂/SiO₂反射膜进行了阈值测试。与等离子体闪光法的阈值测试结果进行比较,具有较好的一致性。分析表明：He-Ne散射光测试系统能有效地判断出激光诱导损伤,易于实现在线检测。     

激光告警散射截获距离仿真

针对近地面来袭的激光威胁源,建立基于米氏散射理论的散射探测模型。利用matlab软件对散射光光强随激光探测方向、大气能见度的变化进行了数值分析,结果表明,探测散射光最强的方向是平行于主轴传输方向,大气能见度和散射光强成非线性关系。在分析散射光强受气象条件变化的基础上,得到了不同激光威胁源情况下,激光告警的最大散射截获距离。     

527 nm激光辐照盘靶受激布里渊散射光角分布

 在“星光Ⅱ”激光装置上,开展了527 nm激光与金盘靶和铝盘靶相互作用实验,研究了激光辐照盘靶的受激布里渊散射光散射机制,获得了散射光能量角分布。实验结果表明：激光辐照金盘靶时,在入射激光能量大致相同的情况下,受激布里渊散射光能量在匀滑的条件下比没有匀滑时低一个数量级以上（背反能量除外）,束匀滑对散射光的抑制作用十分明显。在匀滑条件下,越靠近背反方向,散射光能量越大。散射光能量分布沿方位角的变化不大。激光辐照铝盘靶时,散射光能量分布的离散性较大。     

大气中球形粒子的散射特性研究

从Mie理论出发，得到了不同尺度的球形粒子对激光的散射图像及粒子的消光效率曲线。从得到的散射图像可以看出，随着粒子尺度的逐渐增大，散射光强越来越集中到前向散射方向，并且散射光强集中的角度越来越窄。从消光效率曲线可以看出，随着粒子尺度的增加，消光效率因子变化趋于平缓，并逐渐趋向于常数2。最后分析了散射光的偏振度对粒子尺度和散射角的变化关系。从散射光的偏振度随粒子尺度变化图可以看出，粒子散射光的偏振度随粒子尺度的增大而增加，且变化比较明显，而散射光偏振度大小的峰值逐渐趋向于前向方向，随着粒子尺度的增大，散射光偏振度趋于减小。     

激光同步辐射作为阿秒X射线辐射源的特性研究

 研究了逆流相对论电子与激光脉冲相互作用获得激光同步辐射的频率上移、微分散射截面等特性。发现逆流相对论电子与短脉冲激光相互作用，可以获得阿秒X射线辐射脉冲。短脉冲激光条件下得到的后向散射光的频率上移与长脉冲激光条件下得到的后向散射光的频率上移是完全一致的，同时发现随着入射电子初始能量的增加，散射光的准直性越来越好，后向散射光脉冲的脉宽越来越短。     

基频和三倍频Nd:YAG激光诱导熔石英损伤特性

 采用光电探测器和数字示波器检测散射光脉冲信号,研究了基频和三倍频Nd:YAG激光诱导熔石英损伤过程,给出了泵浦光和探针光的散射光光电信号;比较了基频和三倍频激光作用下熔石英烧蚀斑显微照片,并分析了其损伤机理。结果显示:在ns脉冲激光作用下,熔石英损伤均发生在泵浦激光脉冲峰值附近,且基频光作用下损伤开始时间点比三倍频作用下早;在多脉冲或高能量激光辐照下,检测到了等离子体闪光信号,等离子体闪光发生在时间延迟21 ns附近。基于Keldysh理论计算了基频光和三倍频光作用下,熔石英光致电离速率同激光强度的关系。     

连续激光辐照对三结砷化镓电池散射光谱的特性影响

太阳能电池作为一种高效的光电转化器,被广泛地应用于光伏发电系统中。激光作为一种高亮度光源辐照电池时,会导致其出现损伤,可利用电池的表面散射光谱特性,对其损伤程度进行判别。通过目标表面散射光谱测量系统,对激光辐照后的三结砷化镓电池散射光谱进行测量,并计算双向反射分布函数(BRDF)。其中测量系统主要由FX 2000和NIR 17型光纤光谱仪组成,针对电池表面的强镜反射特性,在实验中采用了入射角和反射角为30°的测量几何模型。原始三结砷化镓太阳能电池的结构主要包括减反射膜DAR层、顶电池GaInP层、中电池GaAs层和底电池Ge层,其散射光谱特征包括可见光谱段(500～900 nm)的吸收特性及近红外谱段(900～1 200 nm)的类周期振荡特性,在对连续激光辐照损伤后电池的光谱特性进行实验测量后,得到了损伤电池光谱BRDF的变化,并结合基于薄膜干涉理论的电池散射光谱模型,对各膜层损伤后的特征进行了分析。结果表明：DAR层的主要作用是降低光谱反射能量,对光谱曲线的特性影响较小;Ge层对光谱曲线形状基本无影响;电池散射光谱吸收和干涉等特征主要由GaInP层和GaAs层所引起,其中,GaIn...     

大口径DKDP晶体受激拉曼散射增益系数的测量（英文）

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351nm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0.109cm/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。     

神光Ⅲ原型装置的黑腔靶背向散射光测量技术

在惯性约束聚变研究中,为研究激光等离子体互作用产生的受激布里渊与受激拉曼散射光(SRS),基于神光Ⅲ原型装置利用新的背向散射诊断系统对真空黑腔靶与充气黑腔靶以及有无束匀滑效果情况下的散射光光谱进行了测量。实验发现,在相同条件下,充气黑腔靶SRS散射光比真空黑腔靶大,在终端光学组件中使用束匀滑效果后也能降低散射光。诊断系统记录的散射光强度及光谱的时间变化过程对研究激光等离子体相互作用提供了重要的数据支撑。     

激光损伤He-Ne散射探测法研究

介绍了He-Ne散射检测激光损伤的原理和实验装置,分析了散射信号及激光损伤的内在关系。实验表明,散射信号与薄膜的激光损伤尺度与形貌有关,对于本次实验,最小探测的激光损伤尺度为20μm左右。与显微镜和等离子体闪光法实验对比显示,He-Ne散射测量能判定薄膜激光损伤的发生,准确测量激光损伤闽值,测量结果与显微镜观察法符合较好。     

The damage of the optical components induced by the stimulated Brillouin scattering

A theory of excitation of ultrasonic waves in the stimulated Brillouin scattering (SBS) process is presented in this paper. By using several reasonable approximations, a numerical calculation of the transient longitudinal SBS shows that large amplitude of acoustic waves can be built up by the nanosecond pulse of high-power laser, which may result in the damage of optical glasses. The maximal density change and the maximal acoustic wave intensity in optical glasses of 5\,cm in thickness are calculated by using different parameters of the high-energy laser, such as the intensity, the pulse width, and the wave length. The damage threshold of the optical glasses is about 80 GW/cm^{2} when using a 1064 nm laser. The dynamic mechanism of SBS is the electrostriction effect of the components coupling with the high-power laser.     

Transient optical properties in fused silica measured by time-resolved high-power laser photometer

A time-resolved high-power laser photometer, which measures the real-time variations of transmission, internal reflection, and scattering simultaneously with picosecond time resolution, was developed to investigate the material response sequence during high-power nanosecond laser irradiation in thick fused silica. It was found that the transient transmission decreased sharply, accompanied by an increase in internal reflection at the rising edge of the laser pulse. The transient transmission recovered, while laser damage did not occur, but it did not recover if the scattering increased, indicating the occurrence of laser damage. The reason for the sharp decrease of transmission and the relationship between the transmission drop and laser damage were discussed.     

Investigation of laser-induced depth damage and scattering of light in crystals and glasses

Laser-induced depth damage to sapphire crystals and to various glasses is investigated. The influence of self-focusing on the laser damage process is studied. The conditions under which self-focusing influences the damage are clarified. The influence of various impurities on the optical endurance of ruby laser crystals is determined. The damage mechanism is initiated by various types of absorbing inclusions and defects; a correlation is found between the light scattering and the damage threshold. A new criterion based on light scattering is introduced for the purity of transparent dielectrics.Translated from Trudy Ordena Lenina Fizicheskogo Instituta im. P. N. Lebedeva, Vol. 101, pp. 31–74, 1978.     

2ns大口径高功率激光对光学玻璃材料破坏研究

报道了应用诺曼斯基（Ｎｏｍａｒｓｋｉ）偏振光干涉仪测量Ｋ８玻璃和掺钕硅酸盐玻璃材料在高功率大口径激光照射后坏阈值，并分析了破坏机理，发现在纳秒脉冲激光作用下，破坏的主要机制是受激布里渊散射激发声波引起的材料破坏。     

低亚表面损伤石英光学基底的加工和检测技术

制备低亚表面损伤的超光滑光学基底,是获得高损伤阈值薄膜的前提条件。针对石英材料在不同加工工序中引入亚表面损伤层的差异,首先利用共焦显微成像结合光散射的层析扫描技术,对W10和W5牌号SiC磨料研磨后的亚表面缺陷进行了检测,讨论了缺陷尺寸与散射信号强度、磨料粒径与损伤层深度间的对应关系;同时,采用化学腐蚀处理技术对抛光后样品的亚表面形貌进行了刻蚀研究,分析了化学反应生成物和亚表面缺陷对刻蚀速率的影响、不同深度下亚表面缺陷的分布特征,以及均方根粗糙度与刻蚀深度间的联系。根据各道加工工艺的不同采用了相应的亚表面检测技术,由此来确定下一道加工工序,合理的去除深度,最终获得了极低亚表面损伤的超光滑光学基底。     

激光作用下纳米限域介质材料中的电子加速过程

采用蒙特卡罗方法模拟了1064 nm,GW/cm²级脉冲激光辐照下,纳米尺度材料中电子迁移及加速过程.电子在激光场中迁移的过程涉及晶格散射、表面散射以及碰撞电离等作用.结果表明:材料的尺度小到一定程度后,表面散射作用主导电子散射过程,小尺寸限制效应表现明显,电子很难有效地吸收激光能量.研究结果对分析具有纳米尺度微结构材料的激光损伤行为提供了依据.同时,根据该小尺寸限制效应可以设计出具有新型纳米微结构的高激光损伤阈值薄膜. 关键词： 激光辐照 小尺度效应 电子加速 蒙特卡罗模拟     

Absorption modification by laser irradiation in DKDP crystals

Laser-induced modification at 355 nm of deuterated potassium dihydrogen phosphate(DKDP) crystals following exposure to nanosecond(ns) and sub-ns laser irradiation is investigated in order to probe the absorption mechanism in damage initiation. Laser damage resistance is greatly improved by sub-ns laser conditioning,whereas only a little improvement occurred after ns laser conditioning at the same laser fluence. Moreover, scattering and transmittance variations after the two types of laser conditioning indicate similar reduction of linear absorption. However, by contrast, large differences on nonlinear absorption modification are discovered using Z-scan measurement. This characteristic absorption modification by laser irradiation provides evidence that a nonlinear absorption mechanism plays a key role in damage initiation at 355 nm.     

Stimulated Brillouin scattering of Q-switched laser pulses in large-core optical fibres

Q-switched Nd : glass laser pulses of 60 ns duration are transmitted through multimode fused-silica fibres of 0.4–1 mm core diam and lengths of up to 20 m. For laser radiation with narrow spectral width, stimulated Brillouin scattering (SBS) is observed for energies well below the threshold energy of fibre damage. The SBS threshold is shifted beyond the threshold of fibre damage through increasing the spectral width of the laser radiation. The SBS threshold energies of step-index and gradient-index fibres are measured for various fibre and laser parameters.