光学元件的激光损伤阈值测试平台

建立了用于光学元件和材料的激光(1064 m与355 nm)损伤阈值测试平台.按照IsO-DIS 11254-1.2的测试规范,采用l-on-1打点与激光损伤几率的方法给出被测样品的激光损伤阈值.研制了激光光斑有效面积测试装置,提高了光学元件激光损伤阈值的测试精度.     

光学材料的激光损伤及其增强研究

随着激光技术的飞速发展和应用,激光对光学材料的损伤日益严重。本文从激光损伤的机理出发,总结了薄膜和块状玻璃材料的损伤影响因素,损伤机理及破坏形态。最后提出了提高光学材料激光损伤阈值的方法。     

HF酸处理对石英玻璃355 nm激光损伤影响研究

利用HF酸处理提高石英玻璃355nm激光诱导损伤阈值,通过优化HF溶液浓度以及石英玻璃表面的酸处理时间,石英玻璃的透过率和损伤阈值均有所提高,均随HF酸浓度以及酸处理时间的增加呈现先增加后下降变化。实验结果表明质量分数10%的HF浓度刻蚀60 min后石英玻璃的激光损伤阈值为15.17 J/cm2,相比酸处理前提高了167.5%。对比分析了相同激光能量密度作用下有无HF酸处理石英玻璃表面损伤面积变化,最后给出了HF酸处理提高石英玻璃的激光诱导损伤阈值机制。     

激光对光电探测器的损伤阈值研究

本文研究了1.06μm和0.53μm激光对硅pin光电二极管以及硅雪崩光电管的永久性损伤效应,测出了损伤阈值。实验发现,光电探测器的PN结受到激光热烧伤是造成其永久性损伤的重要因素,损伤阈值的大小与激光波长、脉冲宽度以及光电探测器结构有关。     

强激光对光学薄膜的损伤机理

以光学薄膜在强激光照射下损伤机理的研究为目的，从实验和理论结构探讨了影响损伤阈值的因素及薄膜的损伤机理，从而提出了如何选择高阈值的薄膜的建议。     

脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响分析

为了研究脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响,采用有限元法对HgCdTe红外探测器进行2维建模,以及激光辐照探测器温度场的仿真,得到了波段内外脉宽从10ns~1000ns的单脉冲激光损伤阈值。由于采用实验测定所有脉宽激光损伤阈值的办法不现实,故通过仿真计算,给出了从ns~μs量级不同激光脉宽的单脉冲探测器损伤阈值公式。结果表明,波段外单脉冲损伤阈值为9MW/cm2~0.9MW/cm2,波段内为150MW/cm2~15MW/cm2,并且探测器单脉冲损伤阈值与激光脉冲宽度呈负指数关系;当采用重频激光辐照探测器时,在相同的重复频率下,因长脉冲激光比窄脉冲宽激的脉冲间隔小,故长脉冲激光辐照时更容易出现温度积累效应,从而出现大面积损伤。这为进一步研究探测器的热应力场热弹性波和激光防护等提供了重要的理论分析依据。     

熔石英玻璃和白宝石晶体激光损伤的研究

研究不同实验条件对熔石英和白宝石激光损伤阈值和损伤形貌的影响 ,获得了一些有用的实验结果 ,对相应的损伤机理作了分析。同时对熔石英的抗激光加固也进行了研究。结果表明 ,激光预辐照和酸侵蚀处理使熔石英的激光损伤阈值分别提高 70 %和 80 %以上     

纳秒激光在真空环境下对石英玻璃的激光损伤研究

介绍了模拟空间环境条件下激光辐照效应实验方法,搭建实验平台,用纳秒级高峰值功率YAG激光对石英玻璃进行了激光损伤实验,分别测量了低真空和高真空条件下石英玻璃的损伤阈值,对损伤斑微观区域的形貌和化学成分进行了对比分析,给出了激光脉冲能量沉积函数和冲击波膨胀压强的表达式,解释了相应的损伤形貌和损伤阈值变化成因,实验结果与理论分析相符。     

1064 nm和532 nm激光共同辐照薄膜的损伤

建立了两个不同波长激光同时辐照薄膜的损伤阈值测试装置,实验研究和对比1064 nm激光,532 nm激光,1064 nm和532 nm激光共同作用3种不同方式辐照1064 nm和532 nm增透膜(ARF)的损伤阈值及其损伤形貌.结果表明,1064 nm和532 nm激光共同作用损伤形貌和532 nm激光单独作用下的形貌相似,532 nm激光在诱发薄膜损伤因素中起主导作用.1064 nm激光单独辐照薄膜的损伤阈值高于532 nm激光,而1064 nm和532 nm激光共同作用下薄膜的阈值介于这两者之间.     

激光损伤机理判断研究

实验发现光学材料的损伤与激光波长、材料特性、激光脉宽等因素有关,而且光学材料损伤的最终态是不一样的,这个态可以是熔化、碎裂或蒸发。为了解释这些现象,从材料的热传导方程出发半定量地讨论了光学材料损伤机理,指出了一个关键参数决定了激光诱发损伤与激光脉宽τp的关系,它就是光学材料内的夹杂物把热量传递给光学材料体所需时间τ。在τpτ时,损伤阈值由激光辐射强度决定;在τpτ时,损伤阈值由激光辐射能量密度决定。     

1064nm激光多脉冲下HfO2/SiO2高反膜损伤规律

利用小口径元件损伤测试平台对HfO2/SiO2高反膜的1 064 nm激光多脉冲损伤规律进行了研究。研究结果表明:多脉冲作用下HfO2/SiO2高反膜损伤在形态上主要分为色斑和层裂两类,在一定条件的多发次脉冲作用下,色斑损伤存在向层裂损伤转换的趋势;层裂损伤尺寸随脉冲发次呈指数递增后趋于极大值的变化规律,且终态尺寸与辐照激光能量密度呈近似线性关系;色斑S-on-1损伤阈值与脉冲发次关系不明显,而层裂S-on-1损伤阈值随脉冲发次增加呈指数衰减后趋于极小值的变化规律。采用衰减公式拟合手段,对元件抗损伤能力退化规律进行了初步的定量分析。     

超短脉冲激光对透明材料的破坏

基于固体的能带理论和能量守恒原理建立了一个描述激光与非金属材料作用时载流子随时间空间变化的理论模型。讨论了材料的破坏阈值、烧蚀深度与激光脉宽、波长和强度之间的关系,同时也讨论了破坏阈值、烧蚀深度与材料禁带宽度等特性之间的关系。讨论了多光子电离、隧道电离和雪崩电离在激光对材料破坏过程中的不同地位,理论结果表明,光电离在超短脉冲激光对非金属材料破坏过程中对破坏阈值的影响最大。     

532nm激光对光学薄膜的损伤

本文报导了532nm激光对光学薄膜的激光损伤和多脉冲损伤的积累效应,研究了激光预辐照对光学薄膜损伤阈值的影响.     

近阈值能量密度下薄膜的激光损伤特点

采用毫米量级大光斑的近单模的激光器 ,控制入射薄膜表面的激光能量 ,获得了几种常见单层膜和增透膜的损伤形貌 ,实验结果表明 ,薄膜的损伤可区分为熔化型和应力型两种 ,薄膜表面等离子体对损伤斑点的扩大有重要作用。     

近阈值能量密度下薄膜的激光损伤特点

采用毫米量级大光斑的近单模的激光器,控制入射薄膜表面的激光能量,获得了几种常见单层膜和增透膜的损伤形貌,实验结果表明,薄膜的损伤可区分为熔化型和应力型两种,薄膜表面等离子体对损伤斑点的扩大有重要作用。     

激光对光伏探测器真空破坏的实验研究

为了进一步研究激光对光电探测器的损伤破坏特性,以损伤面积和开路电压的变化为判断标准,实验研究了真空环境与大气环境中,脉冲激光辐照对光伏型探测器的破坏特性。选用无覆盖层的2CR 10×2.5四象限硅光电池作为探测器试件,辐照光源为波长1064nm的Nd:YAG脉冲激光器。分析讨论了真空及大气环境下,单脉冲及多脉冲激光打击时,光伏型探测器的破坏阈值及破坏形貌的区别及其成因。实验分析比较了不同环境下的破坏面积异同及其对光伏型探测器的影响。结果表明,真空环境中的破坏阈值明显低于大气环境,在本文中的实验条件下,其实际阈值约为大气中的40%。该研究在光电对抗及有效防护等方面有重要意义。     

激光辐射下光学玻璃应力破坏的阈值理论

基于热弹理论,建立了计算光学材料激光诱导破坏阈值的解析模型。特别研究了能量阈值与激光光斑大小以及光学材料力学边界条件的依赖关系。研究表明：在材料响应情形下,光斑效应体现在光斑能量向外的弥散,而在结构响应情形下。不同的边界条件导致不同的破坏阈值与光斑直径之间的函数关系。提出了一种最优边界,使激光诱导产生的拉应力场最小。     

准分子激光对光学薄膜的损伤

本文报道了XeCl准分子激光对光学薄膜的损伤阈值、损伤形貌和多脉冲激光的损伤。研究了激光预辐照处理对薄膜损伤的影响。     

激光清洗阈值和损伤阈值的研究

讨论了采用波长为３０８ｎｍ，脉冲宽度为２８ｎｓ的准分子激光清洗基片的实验研究，分析了激光清洗过程中清洗阈值和损伤阈值存在的原因，并对它们进行了定量性推导。