355 nm皮秒激光辐照下熔石英的损伤特性

利用光学元件激光损伤测试平台,测试了355 nm皮秒激光辐照下熔石英光学元件的初始损伤及损伤增长情况,并通过荧光检测分析了损伤区缺陷。研究结果表明:皮秒激光较高的峰值功率导致熔石英损伤阈值较低,前表面损伤阈值为3.98 J/cm2,后表面损伤阈值为2.91 J/cm2;前后表面损伤形貌存在较大差异,后表面比前表面损伤程度轻且伴随体内丝状损伤;随脉冲数的增加后表面损伤直径增长缓慢,损伤深度呈线性增长;皮秒激光的动态自聚焦和自散焦导致熔石英体内损伤存在细丝和炸裂点重复的现象;与纳秒激光损伤相比,损伤区缺陷发生明显改变。     

低T_g双功能型光折变聚合物的合成及其光致发光特性

以不同比例的重氮盐分别与聚双(N-羟基己氧基咔唑)磷腈(P-1)进行偶合反应,得到了一组以咔唑和对硝基偶氮咔唑为官能团的双功能型光折变聚合物P-2,P-3和P-4,用31 P NMR,1 H NMR,IR,TG,DSC和UV-Vis光谱对该组聚合物进行表征和分析,以325nm的激发波长对P-1,P-2,P-3和P-4进行固体荧光稳态发射光谱的测试。结果表明,该组聚合物具有良好的热稳定性(Td≈300℃)和较低的玻璃化温度(Tg≈30～40℃),P-1具有良好的荧光活性,硝基的引入,导致P-2,P-3和P-4的荧光发生不同程度的猝灭,咔唑与对硝基偶氮咔唑的数量及其空间分布排列的都会对其荧光性能产生影响。     

短脉冲激光打靶用溅射防护薄膜的光学性质

针对短脉冲激光打靶用溅射防护聚合物薄膜做了初步研究。研究了氟化乙丙共聚物(FEP)、全氟烷氧基共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物三种厚度均为25μm的聚合物薄膜的透过率,结果表明FEP薄膜在355nm处光透过率达93%,有望用于激光打靶的溅射防护。进一步对FEP聚合物薄膜的波前畸变、激光损伤阈值进行了研究,结果表明φ80mm的聚合物薄膜在632.8nm处的透射波前畸变的峰谷值(PV值)为波长的1.006倍;在采用输出波长355nm,脉冲宽度9.3ns的Nd:YAG激光为照射光源波长处,薄膜零损伤概率时的最高激光能量密度为10.35J/cm2,100%损伤概率时的最低激光能量密度为11.48J/cm2。     

光学膜层缺陷分布特征对损伤行为的影响

 对多层介质反射膜与单层化学增透膜的损伤形貌、损伤过程及膜层的吸收特性进行了实验研究。结果表明：缺陷除了可以从其形态和光学特征分类外,还可以按缺陷的功能来划分,即以缺陷的损伤阈值来区分不同缺陷的抗激光损伤能力。通过对缺陷吸收率的测量,表明膜层的损伤阈值与缺陷的分布密度和热吸收具有显著的一致性。通过对损伤阈值分布曲线研究,可以有效地对缺陷进行分级判断,从而分析光学元件表面功能性缺陷的分布状况。     

Surface defects,stress evolution,and laser damage enhancement mechanism of fused silica under oxygen-enriched condition

Oxygen ions (O⁺) were implanted into fused silica at a fixed fluence of 1×10¹⁷ ions/cm² with different ion energies ranging from 10 keV to 60 keV. The surface roughness, optical properties, mechanical properties and laser damage performance of fused silica were investigated to understand the effect of oxygen ion implantation on laser damage resistance of fused silica. The ion implantation accompanied with sputtering effect can passivate the sub-/surface defects to reduce the surface roughness and improve the surface quality slightly. The implanted oxygen ions can combine with the structural defects (ODCs and E' centers) to reduce the defect densities and compensate the loss of oxygen in fused silica surface under laser irradiation. Furthermore, oxygen ion implantation can reduce the Si-O-Si bond angle and densify the surface structure, thus introducing compressive stress in the surface to strengthen the surface of fused silica. Therefore, the laser induced damage threshold of fused silica increases and the damage growth coefficient decreases when ion energy up to 30 keV. However, at higher ion energy, the sputtering effect is weakened and implantation becomes dominant, which leads to the surface roughness increase slightly. In addition, excessive energy aggravates the breaking of Si-O bonds. At the same time, the density of structural defects increases and the compressive stress decreases. These will degrade the laser laser-damage resistance of fused silica. The results indicate that oxygen ion implantation with appropriate ion energy is helpful to improve the damage resistance capability of fused silica components.     

近对称谐振腔的变换圆图解分析

利用传播圆-变换圆图解分析方法，通过对不同结构谐振腔的分析和对比，得出一种宜于推广的自锁模激光谐振腔——近对称谐振腔，其锁模运转易于启动且工作性能比较稳定；通过实验对近对称腔的工作性能进行了验证，并对一种五镜锁模腔进行了分析。五镜腔实质上等价于近对称四镜腔。     

高功率激光宽光谱减反膜的溶胶-凝胶旋转法制备工艺

 采用溶胶-凝胶法用旋转镀膜工艺在K9玻璃基片上制备出了SiO₂和有机硅单层减反膜以及有机硅-SiO₂双层减反膜。考察了旋转速度对SiO₂和有机硅单层膜的中心透射波长、膜层折射率等基本光学性质的影响，实验确定了双层膜的涂敷工艺。透射光谱测量表明，采用本文工艺条件制备的有机硅 SiO₂双层膜在430～800nm范围内透射率达99％以上。     

表面热透镜技术测试光学薄膜特性研究

在薄膜特性的研究工作中，激光引起的表面形变是一种广泛应用的技术。在这种技术中，薄膜的形变(热包高度小于0．1nm)一般是采用光热偏转技术来探测的。介绍了一种通过光学衍射效应来研究薄膜表面形变的新技术即表面热透镜技术，它是研究薄膜特性的一种灵敏且易于控制的方法。探讨了其理论模型及在薄膜的吸收测量和缺陷特性测试方面，该方法相对于传统方法的优点和潜力。     

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。     

激光诱导HF酸刻蚀后熔石英后表面划痕的损伤行为研究

用光学显微镜和原子力显微镜记录HF酸刻蚀后熔石英元件后表面划痕的形貌结构,并利用单脉冲激光对其进行辐照测试,以研究不同结构参数划痕的激光损伤特性.实验结果表明,由于HF酸的腐蚀钝化作用,划痕结构横向截面呈余弦形分布;其初始损伤阈值并非由单一的划痕宽度或深度参数决定,而是与其横向剖面结构的宽深比值密切相关;通过实验得到了二者之间的关系曲线,并采用时域有限差分算法对不同结构参数划痕附近光场分布进行理论模拟,理论场计算得到的增强结果与实验值符合得很好.