【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部和上海理工大學(xué)合作，在激光預(yù)處理技術(shù)提升多層介質(zhì)膜皮秒抗激光損傷性能方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果分別以“Effects of laser conditioning with different pulse widths on picosecond laser-induced damage resistance in HfO2/SiO2 high-reflectivity coatings”和“500 ps激光預(yù)處理多層介質(zhì)高反膜在皮秒激光下的損傷特性研究”為題分別發(fā)表于Optical Material Express和中國(guó)激光。
基于多層介質(zhì)膜的終端反射鏡及脈沖壓縮光柵的皮秒抗激光損傷能力限制著高能皮秒拍瓦激光系統(tǒng)的最終輸出能力，然而通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝來(lái)提高多層介質(zhì)膜皮秒抗激光損傷能力仍面臨顯著挑戰(zhàn)。鑒于現(xiàn)階段多層介質(zhì)膜制備工藝優(yōu)化的困境，考慮快點(diǎn)火應(yīng)用對(duì)多層介質(zhì)膜~10ps工作脈寬的需求，團(tuán)隊(duì)提出利用激光預(yù)處理技術(shù)調(diào)控誘導(dǎo)皮秒激光損傷的納米缺陷的思路，并優(yōu)化激光預(yù)處理工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了多層介質(zhì)膜皮秒抗激光損傷能力的有效提升。
團(tuán)隊(duì)分別采用10 ns、800 ps、500 ps 和 250 ps脈寬激光對(duì)多層介質(zhì)膜進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)500 ps激光預(yù)處理對(duì)多層介質(zhì)膜在~10 ps激光輻照下的激光損傷閾值(LIDT)提升~12%，但其他脈寬預(yù)處理的多層介質(zhì)膜LIDT 變化不明顯。分析表明500 ps 激光預(yù)處理所產(chǎn)生適宜的晶格溫度，調(diào)控優(yōu)化了缺陷能級(jí)，進(jìn)而降低了缺陷初始自由電子在后續(xù)~10ps激光輻照下的遷移概率，最終提升了其皮秒LIDT。團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步驗(yàn)證了500 ps 激光預(yù)處理多層介質(zhì)膜在1-20 ps脈寬范圍的抗激光損傷能力，結(jié)果表明其LIDT提升效果隨脈寬增加而增強(qiáng)，這進(jìn)一步證實(shí)了激光預(yù)處理調(diào)控的對(duì)象主要是對(duì)皮秒損傷敏感的局域納米缺陷。該研究為光學(xué)元件皮秒抗激光損傷能力提升技術(shù)及缺陷調(diào)控機(jī)制研究提供新參考。
相關(guān)研究得到了國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)支持。
圖 1 未預(yù)處理及預(yù)處理樣品的LIDT統(tǒng)計(jì)結(jié)果
圖 2 激光預(yù)處理對(duì)缺陷態(tài)電子及能級(jí)影響的簡(jiǎn)化模型(a)未預(yù)處理、(b) 激光預(yù)處理中和(c)激光預(yù)處理后缺陷態(tài)電子及能級(jí)
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