中科院新成果，DKDP晶體(ti) 激光預處理技術研究取得新進展。

R-on-1激光對不同時間形狀DKDP晶體(ti) 進行激光調理前後的損傷(shang) 閾值。來源:SIOM

中國科學院上海光學精密機械研究所 (CAS)的研究人員創新性地提出了一種基於(yu) 脈衝(chong) 時間形狀優(you) 化激光調節效果的方案，研究了采用不同升降邊組合的亞(ya) 納秒激光脈衝(chong) 的激光調理過程。

相關(guan) 研究結果已於(yu) 10月18日發表在《光學快報》上。

氘化磷酸二氫鉀(DKDP)晶體(ti) 是唯一用於(yu) 慣性約束聚變的非線性光學晶體(ti) 材料。然而，激光對DKDP晶體(ti) 的損傷(shang) 嚴(yan) 重製約了器件的使用壽命和激光輸出。激光處理是有效提高DKDP晶體(ti) 抗激光損傷(shang) 能力的方法之一。

上圖為(wei) 激光損傷(shang) 原理圖和用於(yu) DKDP晶體(ti) 的激光調理試驗台。由半波片和偏光板組成的能量衰減器對亞(ya) ns激光係統發出的脈衝(chong) 進行調節。光束通過透鏡聚焦在樣品上，焦距為(wei) 4.5 m。激光光斑在樣品上的有效麵積為(wei) 0.1±0.01 mm2，使用由兩(liang) 個(ge) 分束器組成的光束診斷和一個(ge) 光束剖麵儀(yi) (LaserCam HR)測量。使用He-Ne激光器照明DKDP晶體(ti) 中的體(ti) 損傷(shang) ，該激光器與(yu) 損傷(shang) 光束共線，並使用放置在激光傳(chuan) 播方向垂直方向的CCD實時診斷。

近年來，許多科學家發現，條件激光的脈衝(chong) 寬度(尤其是亞(ya) 納秒範圍內(nei) )對提高激光的調理效果有很大的影響。通過優(you) 化亞(ya) 納秒激光參數，DKDP晶體(ti) 可以獲得更高的抗激光損傷(shang) 能力。

在本研究中，經過一係列的實驗，研究人員發現上升鋒的速度對DKDP晶體(ti) 的調節效果有明顯的影響，慢上升脈衝(chong) 鋒的亞(ya) 納秒激光器的調節效果比高斯亞(ya) 納秒激光器高20%。

不同時間形狀亞(ya) 納秒激光作用下DKDP晶體(ti) 的損傷(shang) 形貌。來源:SIOM

此外，損傷(shang) 形貌也發生了明顯變化，出現了局部微裂紋，這表明脈衝(chong) 前沿緩慢上升的亞(ya) 納秒激光處理可以對DKDP晶體(ti) 的前驅體(ti) 進行更徹底的熱改性，更好地提高晶體(ti) 的抗激光損傷(shang) 能力。

為(wei) 了研究時間形狀脈衝(chong) 對DKDP晶體(ti) LID行為(wei) 和激光處理的影響，研究人員仔細研究了損傷(shang) 形貌。上圖顯示了不同時間形狀脈衝(chong) 誘導的典型損傷(shang) 點形態。所有的定位點都顯示出類似於(yu) 球形腔或圓芯的特性，其尺寸從(cong) 10納米到1納米或200納米不等。

本研究為(wei) 研究和改善DKDP晶體(ti) 和其他非線性光學晶體(ti) 的激光損傷(shang) 特性提供了重要的思路和參考。

來源：Optimizing sub-nanosecond laser conditioning of DKDP crystals byvarying the temporal shape of the pulse, Optics Express (2021). DOI:10.1364/OE.441918