光学玻璃在皮秒与飞秒脉冲激光作用下的暗化现象

研究了某些光学玻璃在皮秒和飞秒激光照射下产生的暗化 (darking)特性。测量了玻璃在 810nm飞秒激光照射前后的吸收光谱 ,并进行了比较与分析。玻璃在超短脉冲激光照射后发生暗化 ,是因为玻璃内生成色心的结果。同时提出了解释超短脉冲飞秒激光引起玻璃产生色心的机理。上述暗化具有热擦除性 ,在 2 0 0℃下热处理几分钟后 ,暗区消失     

As_2S_8薄膜光致折射率效应及其在条波导制备中的应用研究

分别采用紫外光和He—Cd激光辐照,实验研究了As2S8非晶态薄膜的光致折射率变化以及膜厚变 化的现象,归纳了实验规律,初步分析了机理。利用光诱起折射率变化效应试制了As2S8玻璃条波导,实现了良好 的导波特性。     

As2S8薄膜光致折射率效应及其在条波导制备中的应用研究

分别采用紫外光和He-Cd激光辐照，实验研究了As2S8非晶态薄膜的光致折射率变化以及膜厚变化的现象，归纳了实验规律，初步分析了机理。利用光诱起折射率变化效应试制了As2S8玻璃条波导，实现了良好的导波特性。     

重频脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验

对脉冲CO2激光在不同重频模式下损伤K9玻璃进行了实验研究。采用输出能量为10 J,脉宽为90 ns,重复频率在100 Hz至300 Hz之间连续可调的脉冲CO2激光器,对K9玻璃样品进行了激光损伤实验,观察到两次不同重频条件下样品的损伤形貌。实验结果表明,重频越高,对样品的损伤程度就越严重;应力损伤成为K9玻璃激光损伤的最主要的原因,在重频强激光的辐照下,K9玻璃表面出现强烈的等离子体闪光,伴随明显的熔融气化破坏,并形成等离子体爆轰波。爆轰波对玻璃材料产生了严重的力学冲击作用,这种应力作用足以对K9玻璃造成毁灭性破坏。运用有限元分析对激光辐照K9玻璃的温度与应力分布进行仿真,其计算结果与实验基本吻合。     

激光辐照光学材料热力效应的解析计算和损伤评估

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈，为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例，研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法，求解热传导和热弹性力学方程组，由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下，热扩散长度的概念不再适用，因此通过曲线拟合方法，推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系，并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值，因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时，材料发生永久性损伤，损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比，两者吻合得很好。     

KrF激光和脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验对比与分析

对KrF准分子激光辐照K9玻璃进行了损伤实验,并与脉冲CO2激光损伤K9玻璃进行了对比分析,研究了紫外和远红外两种激光系统对同种光学材料的损伤特性。实验结果结果表明,KrF准分子激光和脉冲CO2激光对K9玻璃的损伤形貌基本相同,损伤主要是热力耦合损伤机制,但是两者在损伤阈值和损伤时间等方面仍有很大差别。与脉冲CO2激光相比,K9玻璃的KrF准分子激光损伤阈值更低,并且损伤持续时间更短。通过两类激光在波长和光子能量上的巨大差异可以很好地解释这一现象。该研究结果对准分子激光在空间工程应用上有着非常重要的参考价值。     

连续激光作用下滤光片熔坑形成机理研究

在532nm波长连续激光辐照ZnS/SiO2/K9 630～690nm多层膜滤光片的损伤实验的电镜扫描分析下观察到了"熔坑"的现象,根据这个现象建立了含有Pt杂质的532nm波长连续激光辐照ZnS/SiO2/K9 630～690nm多层膜滤光片的热损伤模型.结合温度场的计算,研究了532nm连续激光辐照630～690nm多层薄膜滤光片时杂质周围产生的温升效应,通过对计算结果与实验结果的比较,分析了杂质对滤光片薄膜激光损伤的影响.分析了连续激光作用下杂质对滤光片的破坏机制,解释了滤光片熔坑产生的原因.     

近红外强激光诱导KCl晶体的F心

一般卤素化合物晶体在可见光区域是透明的 ,经过合适的化学或物理方法处理 ,可在晶体中形成色心而具有特有的颜色。常用的物理方法是短波长紫外线辐照或射线辐照 (X射线 ,γ射线或电子束射线 )。通常经这些辐照方法处理后 ,可使卤素化合物晶体样品均匀着色。自上世纪 90年代以来 ,人们对超快强激光 (经聚焦后的超短脉冲激光束 )与材料的相互作用表示出了极大的兴趣。许多实验事实证明 ,这种超快强激光可诱导材料结构上的显微改性 ,并认为玻璃材料的结构较之晶态材料具有可塑性 :用这种强激光与玻璃态材料相互作用后 ,使玻璃在不必改变组份…     

近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生色心

聚焦的近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生Si E‘心,在宏观破坏前,色心含量随激光功率密度、辐照脉冲数呈线性关系增长．通过飞秒激光辐照前后石英玻璃的吸收光谱、电子自旋共振谱、荧光谱分析,提出了超短脉冲激光作用下Si E’心的形成过程,并认为激子自陷是色心形成的主要原因。     

激光辐照下光学薄膜元件温升的有限元分析

实验测量了波长1 064 nm,10 kHz高重复频率激光辐照下镀制Ta2O5/SiO2多层膜的 K9、石英玻璃、白宝石高反膜元件温升变化.有限元分析的结果与实验结果相一致.用ANSYS程序计算了不同基板、空气对流系数及基板尺寸对激光辐照中心点温度的影响.结果表明:白宝石基片的薄膜元件激光辐照点的温度最低,其次是石英,K9玻璃基片的薄膜元件激光辐照点温度最高.空气对流系数在大光斑或长时间辐照时对激光辐照点温度影响较大,在小光斑或短时间辐照时对激光辐照点温度影响甚微,可忽略不计.基板越厚,基板直径越大,激光辐照中心点温度越低,基板直径比厚度更能影响激光辐照中心点温度变化.     

直流偏压对脉冲激光烧蚀沉积非晶碳膜的影响

在不同的负直流衬底偏压下，用脉冲激光沉积法在单晶Si和K9玻璃衬底上沉积上水晶碳膜，用扫描电镜观察膜的表面形貌；用椭偏法测量沉积在K9玻璃上的厚茺和折射率；显微硬度相对于硅衬底测量；对沉积在硅衬底上的膜进行了Raman光谱分析，光谱表现为3个峰。在激光能量相同时，线宽随偏压不同而不同，膜的硬度随偏压不同而不同。     

三次谐波法测量K9玻璃的折射率

为了测量K9玻璃的折射率,采用三次谐波法,通过调节位移平台使两束平行飞秒激光脉冲在时空上重合,进而产生强烈的三次谐波信号,并进行了理论分析和实验验证,对放入样品前后的实验数据进行处理,得到了样品K9柱面镜的折射率及其测量精度,还对两片折射率未知的衰减片进行了测量,得到了它们的折射率。结果表明,测得的样品折射率与实际折射率符合得很好,证实了该方法测量物体线性折射率的可行性;与传统测量方法相比,该方法具有操作简便、样品容易加工的优点,对样品折射率范围没有限制,具有很重要的实用价值。     

用飞秒激光在石英玻璃体内写入光波导和光栅的研究

用飞秒激光在石英玻璃写入了光波导和光栅等结构。飞秒激光辐射照形成波导效应时的折射率改变量为0.001至0.008。折射率的改变量依赖于飞秒激光脉冲辐照的剂量和功率密度。通过Raman光谱和AFM图像,研究了波导区的物质结构变化,并对飞秒激光写入过程的物理机制进行了探讨。     

Nonlinear refractive index coefficient for Nd phosphate laser glasses

Intensity-dependent changes in the refractive index of three low-index Nd phosphate laser glasses (LHG-5, LHG-6, EV-1) and one Nd fluorophosphate laser glass were measured at 1064 nm using time-resolved interferometry. The nonlinear refractive index coefficients of these phosphate glasses are all smaller than for Nd silicate laser glass (ED-2).     

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性,提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量,并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量,测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量,最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析,提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。     

光热折变玻璃的研究进展

光热折变玻璃是一种光敏硅酸盐玻璃,主成分为Na2O–ZnO–Al2O3–SiO2,并掺有Ag、Ce和F等成分,其折射率在紫外曝光并热处理后发生改变,具有在可见光以及红外光谱范围内损耗小,激光破坏阈值高,热稳定性好等特点,可用于制备衍射效率高,光谱选择性和角度选择性好的体Bragg光栅,可用于光谱窄化,相干耦合,谱合成等,在激光与光通信领域以及其他光学系统中有广阔的应用前景。分析了光热折变玻璃的折射率改变机制,讨论了光热折变玻璃的吸收特性,结构转变及激光破坏特性等光学特性。     

飞秒激光与晶体和玻璃的相互作用

总结了飞秒激光与晶体和玻璃相互作用产生的新现象,如光致折射率改变、光致晶体相变、光还原稀土离子及光致发光等.并分析了它们可能的应用.同时简要的介绍了各种现象产生的机理,展望了飞秒激光与其它物质相互作用可能的研究方向及可能出现的新现象.指出了进行这些研究时可能采用的新方法.     

Fabrication of planar optical waveguides by K+-ion exchange in BK7 and Pyrex glass

Planar graded index optical waveguides have been formed by K+ ion exchange in BK7 optical glass and Pyrex glass. Measurements of the mode indexes have been made and are well described by the WKB dispersion relation with a complementary error function refractive index profile for both glass types with refractive index changes (Delta n) of 0.0094 and 0.0073 for BK7 and Pyrex, respectively. A linear relation was found between the diffusion depth and the square root of the diffusion time for both materials, and effective diffusion coefficients were calculated. Diffusion times necessary to achieve a desired number of modes and diffusion depths have also been established.