1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室，上海 201800
4 中国科学院超强激光科学卓越创新中心，上海 201800
针对传统熔石英激光窗口在碱金属蒸气环境下易腐蚀的痛点问题，提出了在蓝宝石材料上制备增透微结构的方法，以实现耐高温、耐腐蚀的高透激光窗口。在理论仿真的基础上，采用干涉曝光与反应离子束刻蚀技术，在蓝宝石基底表面上制备了增透微结构，其对795 nm光的单面透过率达到99.23%。在此基础上，制备了双面增透微结构和一面增透微结构一面增透膜的蓝宝石窗口片，相较于蓝宝石基底，它们对795 nm光的透过率分别提升了12.13%和13.02%。高功率激光作用温升测试结果表明，当激光功率从35 W增加到99.6 W时，裸基板温度增加了5.9 ℃，但是双面增透样品的温升均为3.8 ℃，表明双面增透处理可以适当降低温升。同时，光束质量测试结果表明，当高功率激光作用下微结构窗口的温度控制在200 ℃以内时，双面增透样品的光束质量因子在横向上的变化小于0.05，在纵向上的变化小于0.06，表明该增透窗口对入射光光束质量的影响甚小。
薄膜 增透微结构 干涉曝光 反应离子束刻蚀 中国激光
2023, 50(22): 2203101
Jingyin Zhao 1,2,3Yunxia Jin 1,3,4,*Fanyu Kong 1,3Dongbing He 1,3[ ... ]Jianda Shao 1,3,4,5
Author Affiliations
Abstract
1 Thin Film Optics Laboratory, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
5 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Measuring the topological charge (TC) of optical vortex beams by the edge-diffraction pattern of a single plate is proposed and demonstrated. The diffraction fringes can keep well discernible in a wide three-dimensional range in this method. The redundant fringes of the diffracted fork-shaped pattern in the near-field can determine the TC value, and the orientation of the fork tells the handedness of the vortex. The plate can be opaque or translucent, and the requirement of the translucent plate for TC measurement is analyzed. Measurement of TCs up to is experimentally demonstrated by subtracting the upper and lower fringe numbers with respect to the center of the light. The plate is easy to get, and this feasible measurement can bring great convenience and efficiency for researchers.
optical vortex orbital angular momentum topological charge measurement Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 110501
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800
氟化钇薄膜由于具有优良的光学性能常被用于红外波段,通过优化磁控溅射工艺,成功地在锗基底上实现了厚度大于1 μm的氟化钇薄膜的制备,并分析了溅射功率对于氟化钇薄膜光学性能的影响。采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶红外光谱仪和原子力显微镜对样品的物相结构、化学成分、光学常数和表面粗糙度进行了表征和系统分析。研究表明在200 W的溅射功率下能够制备出氧原子数分数低于6%,在2~8 μm波长范围内折射率高于1.6的低吸收氟化钇薄膜。
薄膜 氟化钇薄膜 磁控溅射 溅射功率 折射率 中国激光
2021, 48(21): 2103001
张宇晖 1,2,3王胭脂 1,3,4陈瑞溢 1,2,3王志皓 1,2,3[ ... ]邵建达 1,3,4
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800
5 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
宽带高损伤阈值低色散镜是拍瓦激光系统中不可或缺的光学元件。系统性地研究了金属-介质镜、介质镜和组合介质镜的光学性能、色散特性、抗损伤特性以及损伤机理。介质膜能够提高金属膜的损伤阈值,银-介质低色散镜的传输效率和损伤阈值比Au、Al更高;在飞秒激光作用下,金属-介质镜在近损伤阈值处为典型的鼓包形貌,这是由于金属层吸收了大量能量而产生了热应力破坏。在组合介质镜中,保护层HfO2的存在降低了Ta2O5中的电场,初始损伤层被转移至HfO2中,且在不牺牲反射带宽和色散性能的前提下介质膜的损伤阈值得到了提升。
薄膜 低色散镜 反射膜 损伤阈值 拍瓦激光系统 中国激光
2020, 47(11): 1103001
戴慧芳 1,2,3陈鹏 1,2,3赵靖寅 1,2,3孙勇 1,2,3[ ... ]晋云霞 1,3,*
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院强激光材料重点实验室, 上海 201800
基于矩阵法,构建超短脉冲经啁啾体布拉格光栅(CVBG)衍射的频域和时域响应分析模型。针对百飞秒(fs)级光纤啁啾脉冲放大(FCPA)系统对于CVBG的带宽要求,系统研究衍射带宽对CVBG的脉冲展宽及压缩效应的影响及宽带CVBG对于不同啁啾参数输入脉冲的脉冲响应特性。研究结果表明:CVBG的衍射带宽随其啁啾率和厚度增大而线性增大;当CVBG的衍射带宽小于入射脉冲的频谱宽度时,频谱成分的剪切会导致展宽脉冲的变形并使压缩脉冲相对于入射脉冲而展宽;为实现100 fs脉冲的展宽-压缩对易性,须保证CVBG衍射带宽不小于60 nm。设计中对单块厚度为40 mm的宽带CVBG先展宽再压缩,得到频谱宽度为16.64 nm的线性啁啾脉冲,输出脉冲均无限接近傅里叶变换受限(FTL)脉冲且衍射效率高达84%,这为百fs级CVBG脉冲压缩器的实现提供了理论参考及指导。
光栅 脉冲压缩 飞秒光纤激光器 矩阵法 光学学报
2019, 39(10): 1005002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
4 南京中科神光科技有限公司, 江苏 南京 210038
简要回顾了高功率光纤激光光谱合成的研究进展和现状,介绍了影响合成激光光束质量的外界因素,主要包括合成系统中的元器件及子光源阵列的线宽展宽。现有的理论、实验结果以及中国科学院上海光学精密机械研究所在光谱合成光束质量改进方面的最新研究进展,有助于优化设计光纤激光器光谱合成系统的内置参数,推动高亮度光谱合成技术的进一步发展。
激光光学 光纤激光器 光谱合成 光束质量 密集组束 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 040004
中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室薄膜光学实验室, 上海 201800
用磁控溅射的方法在石英基底上制备了金(Au)膜,研究了Au膜在近激光损伤阈值(LIDT)飞秒脉冲激光辐照下的物相结构和表面形貌。结果表明:所制备的Au膜为(111)面取向生长的薄膜;近LIDT的激光辐照使辐照区的Au膜形成大晶粒,并由(111)单一取向变为多晶结构;Au膜晶粒尺寸的增大会导致表面粗糙度增加。实验结果为明确Au膜在飞秒激光作用下的损伤过程及后期应用提供了依据。
薄膜 飞秒激光 激光损伤阈值 损伤形貌
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高能激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
前期通过实验和理论研究了960线合束光栅在不同功率密度激光辐照下的表面热畸变及远场光束质量,认为基底受热膨胀是导致合束光栅面形质量和光束质量下降的主要原因,但没有对合束光栅表面热量沉积和远场光束质量如何改善进行分析。通过模型改进分析了合束光栅在不同辐照功率密度下的表面温度、热畸变以及远场光束质量的变化,而且计算分析了基底厚度对合束光栅表面温度、热畸变以及远场光束质量的影响,并得出结论:增加基底厚度有利于提高合束光栅的功率耐受性以及衍射光斑的远场光束质量。
光栅 合束光栅 热畸变 光束质量 基底厚度
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
4 南京中科神光科技有限公司, 江苏 南京 210038
受热损伤和非线性效应等因素的制约，单个光纤激光器的单模输出功率受到限制。将多个光纤激光器的输出通过一定的方式进行光束合成，是实现更高功率激光输出的必然选择。介绍了光谱合成技术的发展历程和研究现状，给出了几类常见光谱合成系统的基本原理、关键要素和优缺点。介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在窄线宽光纤激光及其光谱合成方面的最新进展， 并对高功率光纤激光光谱合成技术的发展前景进行了展望。
激光技术 光纤激光器 光谱合成 衍射光栅
1 中国科学院大学， 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室， 上海 201800
3 中国科学技术大学近代物理系核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
对金属介质多层膜样品进行不同温度的退火处理。实验发现，当退火温度为350 ℃时，在样品Au层与SiO2层的界面处出现过渡层,样品具有很强的抗化学清洗能力。利用透射电子显微镜观测与能谱仪分析发现，过渡层的出现主要是Cr原子从Au层底部扩散到SiO2层的结果。过渡层可以增强Au层与SiO2层间的粘附力，阻挡酸溶液的渗入，使得金属介质多层膜的抗化学清洗能力得到增强。
材料 界面扩散 化学清洗 退火 粘附力 中国激光
2016, 43(10): 1003002
