熔石英损伤特性原位测量方法研究

李文彩, 马玉良, 陈坚

(1 安徽建筑大学数理学院, 安徽 合肥 230601;2 合肥利弗莫尔仪器科技有限公司, 安徽 合肥 230088;3 合肥知常光电科技有限公司, 安徽 合肥 230031)

0 引 言

以国家点火装置、兆焦耳激光装置以及中国神光系列装置为代表的高功率激光工程在国家战略发展中占据重要地位,随着其输出通量的不断提升,各类激光负载元件面临着巨大的损伤风险,成为现阶段影响激光器稳定运行及负载能力进一步提升的最大障碍[1-3]。熔石英材料由于具有稳定的化学性能和突出的光学性能,是此类高功率激光系统的核心部件之一,元件的抗激光损伤能力等特征直接决定了激光系统能否稳定安全运行[4]。熔石英元件本征激光损伤阈值超过100 J/cm2[5],但是实际加工出来的元件的损伤阈值远远低于其本征阈值。研究表明,制约元件抗激光损伤能力的主要因素是熔石英元件制作加工过程中所产生的表面及亚表面缺陷[6]。缺陷吸收激光能量,引起局部温度升高并导致局部破坏是激光诱导损伤的主要机制。目前提升熔石英的激光负载能力,主要包括两方面:一是在元件制备阶段,建立可靠的质量控制评价措施;二是完善熔石英元件的缺陷检测手段,在元件使用前通过测试淘汰不合格品,确保上架元件品质[7]。归根结底,有效提升熔石英元件的抗激光损伤阈值,必须建立完善的熔石英元件缺陷检测体系。

对于熔石英材料,可以直接以缺陷在工作波长下引发的线性吸收(温升幅度)作为判据,间接反映后续“非线性吸收直至损伤”的过程,从而可通过对吸收性缺陷的检测来反映元件的损伤性能。……