重复激光脉冲对熔石英损伤的演化机制

郭洪岩,刘全喜

(1.滨州学院航空工程学院,山东 滨州 256600；2.西南技术物理研究所,四川 成都 610041)

1 引 言

由于熔石英具有带隙宽,透过光谱范围较大(紫外到近红外),耐高温以及化学热稳定性好等优点,已成为了高能激光系统中不可缺少的光学元件之一[1-3]。但是随着高能激光系统的广泛应用,其损伤问题已成为了各研究者关注的一大重点[4]。由于在不同的激光作用位置下,样品损伤形貌差距较大,研究激光作用区域对熔石英样品损伤形貌的影响,可以为激光加工中分析熔石英成因提供指导。

很多学者已通过改变各类激光参数,对光学元件的损伤特性进行了大量的理论和实验研究。赵建君通过重复激光脉冲辐照K9玻璃,研究了其损伤特性[5]；罗福通过1064 nm连续脉冲作用K9玻璃,研究了其破坏机理[6]；邱荣等人通过使用不同激光脉冲数辐照熔石英,研究了其损伤增长特性[7]。王金舵等人理论研究了150 fs～10 ps脉宽下熔石英激光损伤特性[8]。但鲜有涉及激光聚焦位置对样品损伤形貌特性的研究。而精准控制激光聚焦位置,一直是激光工业过程中的一大难题,本文通过改变激光作用位置,分析了激光作用位置对熔石英样品损伤形貌的影响,为指导激光系统精准聚焦提供了参考。

2 实验装置

实验采用纳秒激光脉冲对熔石英进行辐照损伤实验,实验所用装置如图1所示。实验平台通过He-Ne激光准直,再通过分光镜(透射能量∶射能量=8∶2)反射,分出光线经衰减片衰减后到达能量计,用凸透镜将激光光束聚焦,为避免击穿空气对实验造成的影响,本实验将激光聚焦在石英光学元件内部且靠近抛光前表面处,测得在单脉冲作用下,样品损伤概率为50%时,测得的激光输出能量为18.26 mJ。……