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) 近期在上海嘉定如期舉(ju) 行。

　　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。

　　激光切割和加工最新進展

　　隨著超快激光技術的發展，“冷”激光加工技術得到了越來越多的關(guan) 注，“冷”激光加工技術對材料的去除是基於(yu) 激光與(yu) 物質的非線性作用。與(yu) 傳(chuan) 統的“熱”激光加工技術相比，“冷”激光加工技術具有很多優(you) 勢，包括“零”熱效應、超精細的加工特征，更好的邊緣質量等。激光切割和加工在本屆會(hui) 議中有口頭報告9篇。

　　激光與(yu) 物質相互作用包括一係列複雜的現象和過程：吸收和能量傳(chuan) 輸；能量重新分布至晶格和熱弛豫；形成等離子體(ti) ，產(chan) 生材料噴射等。對於(yu) 微加工之類的強激光應用而言，損傷(shang) 閾值的計量是至關(guan) 重要的。需要計量的內(nei) 容包括：1) 產(chan) 生材料改

　　性的激光輻照水平；2) 沉積在材料中的激光能量；3) 自由電子等離子體(ti) 的演化和晶格響應；4) 最終材料特性的評價(jia) ，包括折射率變化、化學或結構變化等。法國艾克斯-馬賽大學Olivier Uteza博士在其邀請報告中介紹的測試平台，利用LP3實驗室的ASUR激光設施，能夠研究飛秒以及短至幾個(ge) 光學周期的脈寬下的激光與(yu) 物質相互作用。作者利用該平台開展研究，通過改變激光脈衝(chong) 的脈寬、能流密度等參數，來評價(jia) 飛秒區域的激光與(yu) 物質相互作用，有助於(yu) 洞察離化機製。

　　上海光機所的程亞(ya) 研究員報道了其利用飛秒激光直寫(xie) 技術在多孔玻璃中製作納米微結構的研究結果。他們(men) 製作的納米通道的橫向寬度低至~40 nm，約為(wei) 寫(xie) 入激光束波長(~800 nm)的二十分之一。該分辨率遠遠超越了衍射極限，作者認為(wei) 該結果歸功於(yu) 飛秒激光與(yu) 玻璃材料相互作用的兩(liang) 個(ge) 基本機製：1) 存在一個(ge) 開始內(nei) 部消融的閾值強度；2) 類納米光柵結構的形成。作者認為(wei) 該技術不僅(jin) 提供了一種在玻璃內(nei) 部獲得亞(ya) 50 nm線寬的可靠方法，同時為(wei) 多個(ge) 研究領域的三維納流體(ti) 應用開辟了新的機遇。　Domas Paipulas等報道了利用飛秒高斯和貝塞爾-高斯激光束對熔石英進行改性的結果。他們(men) 的研究結果表明：對於(yu) 像體(ti) 布拉格光柵這樣的器件而言，貝塞爾-高斯激光束更適合於(yu) 這類器件的製作。作者利用貝塞爾-高斯激光束成功在熔石英體(ti) 材料中製作了絕對衍射效率達~90%的體(ti) 光柵，而利用高斯光束製作的光柵衍射效率僅(jin) 達到60%。Jian Chen等介紹了激光切割超薄玻璃基板方麵的最新進展，特別強調了利用高功率激光的非線性效應實現超薄玻璃切割的進展，作者認為(wei) 該技術在超薄玻璃基板的批量生產(chan) 方麵具有很大的應用潛力。

　　激光加工和激光損傷(shang) 的物理基礎都是激光與(yu) 材料的相互作用問題。從(cong) 本議題的報告中可以明顯看出，正因為(wei) 人們(men) 對飛秒激光與(yu) 材料相互作用機製有了深入的了解，才使飛秒加工技術出現突破性的進展。激光加工的研究成果可以被激光對材料損傷(shang) 的研究工作所借鑒。同樣，激光對材料損傷(shang) 的研究成果也可以有效地指導激光加工技術的改進。

　　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。