第二屆“環太激光損傷(shang) ——高功率激光光學材料”專(zhuan) 題研討會(hui) 由中科院上海光機所和SPIE共同主辦，中國光學學會(hui) 和中國科學院協辦。主席由中科院上海光機所邵建達研究員，日本大阪大學Takahisa Jitsuno 教授和美國新墨西哥大學Wolfgang Rudolph教授共同擔任。

　　來自亞(ya) 洲、北美、歐洲等地區11個(ge) 國家的120餘(yu) 位專(zhuan) 家出席了本屆會(hui) 議，其中30餘(yu) 位專(zhuan) 家來自境外。本屆會(hui) 議共接受論文87篇，包括61篇口頭報告和26篇張貼報告。與(yu) 第一屆會(hui) 議的100餘(yu) 位參會(hui) 人數和來自8個(ge) 國家的20餘(yu) 位境外代表相比，本次會(hui) 議均略有增長。會(hui) 議圍繞紫外-紅外高功率激光損傷(shang) ，激光切割和加工，缺陷、汙染、拋光和表麵損傷(shang) ，表征技術和測量方法，高損傷(shang) 閾值薄膜，非線性激光晶體(ti) ，激光陶瓷，光學玻璃與(yu) 光纖等8個(ge) 議題展開。

　　一、缺陷、汙染、拋光和表麵損傷(shang)

　　在該議題部分，本屆會(hui) 議收到7篇口頭報告，討論的內(nei) 容包括先進加工技術，基於(yu) 反應離子束刻蝕和基於(yu) 氫氟酸水溶液刻蝕的表麵處理技術，借助散射光對表麵、薄膜和體(ti) 材料中損傷(shang) 相關(guan) 的缺陷進行表征的技術，以及355 nm激光脈衝(chong) 能量和脈衝(chong) 數對熔石英在真空環境中損傷(shang) 閾值的影響等。

　　得益於(yu) 確定性拋光技術，非球麵加工在近年來取得了較大的進展。然而，對於(yu) 大口徑和高精度的非球麵表麵加工，仍然存在很多問題，例如中頻誤差問題。中頻誤差會(hui) 引起小角散射、能量損失、像素串擾等問題，因而在拋光中必須對中頻誤差進行控製。Xuqing Nie等從(cong) 理論和實驗上對中頻誤差問題進行了研究，他們(men) 分析了在中頻誤差方麵的加工能力不足，並介紹了一種包括磁流變加工和離子束加工的拋光工藝，用於(yu) 解決(jue) 中頻誤差問題。

　　熔石英加工過程中引起的裂紋、劃痕和雜質汙染等會(hui) 在激光輻照下誘導元件損傷(shang) ，從(cong) 而降低熔石英元件的抗激光損傷(shang) 閾值。Xiaolong Jiang等介紹了他們(men) 利用化學瀝濾對熔石英元件表麵雜質汙染進行去除的效果，以及對傳(chuan) 統的氫氟酸水溶液刻蝕工藝進行優(you) 化，有效阻止反應物的再沉積。測試結果表明：這兩(liang) 種表麵處理方法都在一定程度上提升了石英元件的抗激光損傷(shang) 閾值。Laixi Sun等報道了利用反應離子束刻蝕技術對熔石英表麵進行處理的結果。認為(wei) 通過反應離子束刻蝕技術，能夠去除石英元件表麵的雜質汙染和劃痕等結構特征，從(cong) 而提升了石英元件的抗激光損傷(shang) 閾值。

　　微小缺陷引起的散射會(hui) 引起光學元件的性能下降，包括增加損耗、影響成像係統精度等。另一方麵，借助光散射，能夠對表麵以及材料的雜質進行非接觸式無損探測分析。Sven Schroder等介紹了弗勞恩霍夫應用光學精密機械研究所研發的ALBATROSS係統，能夠對紫外至紅外光譜波段的光散射進行測試；並利用光散射測量裝置對激光誘導損傷(shang) 相關(guan) 的雜質進行分析，包括界麵粗糙度、表麵缺陷、體(ti) 材料的不均勻性和亞(ya) 表麵損傷(shang) 等。

　　Xiaoyan Zhou等研究了石英基片在真空環境下，經過不同能量、不同脈衝(chong) 數的355 nm激光輻照後的性能變化。認為(wei) 石英基片在經過紫外預輻照後，表現出強的吸收帶或熒光帶，這歸因於(yu) 非橋氧空穴中心、缺氧缺陷，以及其他一些激光誘導損傷(shang) 缺陷。用於(yu) 高功率激光係統的光學元件必須經過光學加工和表麵處理這兩(liang) 個(ge) 基本過程。光學加工帶來的表麵和亞(ya) 表麵缺陷以及表麵處理和輸運等過程帶來的表麵汙染，很大程度上降低了光學元件的損傷(shang) 閾值和光學質量。此外，對於(yu) 表麵鍍膜的光學元件，缺陷和汙染對薄膜性能的影響也是需要關(guan) 注和解決(jue) 的問題。本議題中的報告，無論是加工技術的改進，還是診斷技術的提高，基本都是圍繞著提高光學表麵質量，減少表麵和亞(ya) 表麵缺陷而展開的。盡管相關(guan) 的工作對提高光學表麵質量起到了很大的作用，但是從(cong) 高功率激光係統的需求出發，這方麵的研究工作還遠遠不夠，特別是光學元件表麵和亞(ya) 表麵缺陷對薄膜抗激光性能和其他性能的影響問題還在起步階段；此外，包裝、傳(chuan) 輸及應用過程中的汙染導致光學元件性能下降等問題還缺乏係統的研究和足夠的重視。期待著相關(guan) 方麵的研究工作有更大的進展。

　　二、表征技術和測量方法

　　表征技術和測量方法部分討論光學材料與(yu) 光學元器件性質的表征與(yu) 測量技術，以及如何利用這些手段獲得準確的測試結果。本屆會(hui) 議中，該議題部分有1篇大會(hui) 特邀報告，2篇邀請報告。美國內(nei) 布拉斯林肯大學Yong Feng Lu教授在其大會(hui) 特邀報告中，對基於(yu) 激光的光譜學和光譜計量學進行了詳盡的介紹。

　　對於(yu) 光學材料與(yu) 元器件性質的表征與(yu) 測試而言，具備相應測試功能的平台是首要前提。然而，如何借助這些平台，獲得準確的表征與(yu) 測試結果是一項重要且非常艱巨的任務。以損傷(shang) 閾值測試為(wei) 例，納秒脈寬激光輻照下的激光損傷(shang) 機製包含了從(cong) 雪崩離化到熱擴散等不同的過程。由於(yu) 同時存在多種作用過程，測試參數的差異可能會(hui) 引起測得的損傷(shang) 閾值不同，這就使得對比不同裝置上測得的損傷(shang) 閾值非常困難。為(wei) 了降低損傷(shang) 閾值測試結果的不確定性，需要了解不同測試參數對最終測試結果的影響。Jean-Yves Natoli教授在其邀請報告中對這方麵的問題做了很有特色的評述和分析，給出了具有參考價(jia) 值的結果和建議。報告從(cong) ISO質量標準的要求出發，強調了準確測量光束空間分布和時間分布的重要性。作者明確指出，測量光學材料體(ti) 損傷(shang) 閾值時，對於(yu) 不均勻光束和聚焦光束，除了準確測量和正確分析光斑尺寸之外，還必須測量光束的三維分布特性。為(wei) 了準確測量光束脈衝(chong) 寬度，必須同時關(guan) 注主脈衝(chong) 和子脈衝(chong) 的分布特性，否則可能會(hui) 造成很大的測量誤差。對於(yu) 損傷(shang) 特性的測量和分析，報告介紹了兩(liang) 種測量模式即統計模式和整體(ti) 模式，分析了兩(liang) 種損傷(shang) 測量模式的基本特征。統計模式建立的是損傷(shang) 幾率與(yu) 激光能量密度的關(guan) 係，可以快速地得到相應的結果。測量的便捷性有益於(yu) 測量過程中的參數選擇和變化，便於(yu) 研究材料損傷(shang) 特性與(yu) 測量參數的關(guan) 係；此外，通過分析損傷(shang) 幾率曲線的分布及變化，可以分析材料中缺陷的類型和分布，並找到最敏感的誘因。然而，受光斑大小、取樣密度和激光輸出水平的限製，這種模式得到的結果有一定的不確定性。整體(ti) 模式是一種功能性損傷(shang) 的測量模式，通過激光束在材料表麵上進行光柵式掃描獲得激光損傷(shang) 的密度和密度分布。該測量模式有助於(yu) 獲得所有的缺陷損傷(shang) ，包括最低損傷(shang) 閾值的源頭，能夠為(wei) 材料的應用提供參考。除此之外，作者還建立了多脈衝(chong) 損傷(shang) 幾率與(yu) 單脈衝(chong) 損傷(shang) 幾率之間的統計關(guan) 係，提出了兩(liang) 種不同的s-on-1損傷(shang) 模式：一種是幾率損傷(shang) 模式，這種模式下多脈衝(chong) 的作用並沒有改變材料特性，損傷(shang) 幾率的增加完全是統計過程引起的；另一種是累積損傷(shang) 模式，這種模式下多個(ge) 激光脈衝(chong) 的作用使得材料本身的特性發生了變化，損傷(shang) 幾率的增加不完全遵守損傷(shang) 幾率的統計關(guan) 係。從(cong) 激光與(yu) 材料的作用過程來分析，作者認為(wei) 幾率損傷(shang) 表現為(wei) 瞬時損傷(shang) ，而累積損傷(shang) 表現為(wei) 永久損傷(shang) 。光熱技術被廣泛應用於(yu) 高功率激光薄膜特性的表征，包括光學吸收的測量、熱導率的表征以及局部缺陷的分析等。用於(yu) 探測光熱響應的方法有很多，包括光熱偏轉技術、光熱共徑幹涉技術、表麵熱透鏡技術等。Jingtao Dong等基於(yu) 橢圓光度法對光熱響應進行了研究，通過分析探測光束的偏振信息，提取測試樣品的表麵吸收特性。作者認為(wei) 對於(yu) 測試薄膜中弱吸收而言，該技術非常具有應用前景。#p#分頁標題#e#

　　表征技術和測量方法是高功率激光光學材料研究工作和技術工作的重要組成部分，表征和測試技術的不斷提高和發展，將推動相關(guan) 領域做出更高水平的研究工作，包括高功率激光光學材料性能的提高以及高性能的材料和元器件的推出。事實上，除了本議題中的報告之外，會(hui) 議的每一個(ge) 議題都貫穿著表征技術和測量方法的研究。表征和測試技術包括材料本身性能的測量，激光參數的測量，激光與(yu) 材料作用過程的測量以及激光與(yu) 材料作用後的材料和生成物的測量。在這些測試中，激光與(yu) 材料作用過程的實時測量和瞬態時間過程測量，對於(yu) 研究激光對材料的損傷(shang) 機製是非常重要的，也是目前測試技術中需要進一步研究的問題。

　　三、高損傷(shang) 閾值薄膜

　　高損傷(shang) 閾值薄膜議題部分有口頭報告5篇。涵蓋了用於(yu) Nd：YAG激光器的基頻、二倍頻和三倍頻的薄膜，以及用於(yu) 脈衝(chong) 壓縮的多層介質膜光柵，報告了薄膜元件在實際裝置中的環境耐受能力。

　　日本大阪大學Takahisa Jitsuno教授在其題為(wei) “激光損傷(shang) 機製研究的最近進展和汙染對光學元件的影響”的大會(hui) 特邀報告中，介紹了用於(yu) 快點火實驗的短脈衝(chong) 、高能激光係統(LFEX激光係統)，並重點介紹了係統中用於(yu) 脈衝(chong) 壓縮和聚焦的真空腔體(ti) ，腔體(ti) 在使用過程中碰到的油汙染問題，以及後續如何去除汙染方麵的工作。作者對從(cong) 不同供應商購買(mai) 的薄膜元件在汙染前後，以及清洗後的損傷(shang) 閾值進行對比，實驗結果表明：不同供應商的元件表現出不同的汙染耐受能力。

　　Heyuan Guan等針對金屬-介質膜光柵的近電場分布進行優(you) 化，以降低光柵內(nei) 部電場峰值，提高光柵的抗激光損傷(shang) 能力。Jie Liu等研究了532 nm HfO2/SiO2 反射膜的激光預處理工藝，研究結果表明適當的激光預處理工藝能夠在一定程度上提升532 nm HfO2/SiO2 反射膜的損傷(shang) 閾值。355 nm反射膜方麵的研究工作也有報道，研究了氧化物材料和氟化物材料製備的355 nm反射膜的光譜性能、應力及其抗激光損傷(shang) 性能，分析了損傷(shang) 機製。作者認為(wei) 綜合氧化物材料和氟化物材料各自的優(you) 勢，能提升三倍頻薄膜元件的抗激光損傷(shang) 閾值，有潛力在ICF裝置中發揮作用。光學薄膜是高功率激光係統中的重要元件，也是高功率激光材料的重要組成部分，一直是相關(guan) 工作中研究的重點。本議題中的文章雖然不多，但是涉及麵很廣，其中有兩(liang) 個(ge) 問題值得重點關(guan) 注。其一是短波長激光薄膜的損傷(shang) 問題，隨著波長的短移，薄膜損傷(shang) 的主要機製和誘發薄膜損傷(shang) 的缺陷類型均發生變化，相關(guan) 的變化規律是研究工作的重點。盡管隨著波長短移薄膜的損傷(shang) 閾值會(hui) 有所下降，但是相關(guan) 的研究表明目前所見到的損傷(shang) 問題都是非本征損傷(shang) 。這就意味著紫外激光薄膜特別是三倍頻薄膜還有比較大的提升空間，突破激光通量對薄膜損傷(shang) 閾值的要求是完全可能的。其二是激光係統中的工作環境對薄膜的汙染問題，汙染會(hui) 嚴(yan) 重影響光學薄膜的質量，降低光學薄膜的損傷(shang) 閾值。隨著應用環境的變化，這方麵的問題會(hui) 越來越多。薄膜元件的汙染問題是一個(ge) 全局性的問題，無論是從(cong) 事高功率激光薄膜的研究人員，還是從(cong) 事高功率激光驅動係統研究和激光物理實驗研究與(yu) 應用的研究人員，都應該給予更多的關(guan) 注。