1 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 华南理工大学 广东省半导体照明与信息化工程技术研究中心，广东 广州 510641
4 西北工业大学 电子信息学院 光学影像分析与学习中心，陕西 西安 710072
硫化锌（ZnS）晶体是重要的宽光谱红外窗口材料，高深径比纳米孔的超快激光制造技术为中红外波导傅立叶变换光谱仪等光子器件的实现提供了重要的技术途径。本文采用中心波长为1030 nm、重复频率为100 kHz、脉冲宽度为223 fs~20 ps可调的Yb: KGW激光光源，用石英锥镜产生高斯-贝塞尔光束，并用4f系统构建了40倍缩束的超快激光直写系统。在能量为36~63 μJ，脉宽为12.5~20 ps的情况下，在ZnS晶体上成功刻写了直径为80~320 nm的纳米孔结构。通过聚焦离子束（FIB）剥蚀和扫描电子显微镜（SEM）成像确定了纳米孔隙表面形貌、直径及深度信息。研究了激光脉冲能量、脉冲宽度对纳米孔隙的影响。结果表明，在20 ps脉冲宽度、48 µJ脉冲能量的激光参数下，纳米孔隙的深度约为270 μm。
硫化锌晶体 高深径比纳米孔 光子器件 高斯-贝塞尔光束 ZnS crystal high aspect ratio nanopores photonic devices Gaussian-Bessel beam
西安工业大学 光电工程学院 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
随着硫化锌晶体光学元件在红外光学系统中的广泛应用，对其表面质量的要求越来越高，但由于该材料的脆性特点，很难获得高质量的表面粗糙度。为了获得高质量的硫化锌晶体表面，首先，介绍了基于单点金刚石车床的车削加工与飞切加工的技术原理，以及影响表面粗糙度的因素。然后，通过工艺实验，采用单一变量法，研究了不同参数的金刚石刀具和不同的加工参数对硫化锌平面元件的表面粗糙度的影响。采用显微镜和白光干涉仪对加工表面的质量进行了检测，并反馈了优化加工参数。最后，基于最优加工参数，采用两种加工方式均获得了表面粗糙度Sa为1 nm左右的高质量硫化锌平面光学元件。该研究结果对高质量硫化锌光学元件的研制提供了技术支持，具有广泛的工程应用价值。
硫化锌晶体 车削加工 飞切加工 表面粗糙度 ZnS crystal cutting fly-cutting roughness 红外与激光工程
2020, 49(7): 20190567
黑龙江大学 电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080
用Z-scan技术在532 nm的皮秒激光脉冲和800 nm飞秒激光脉冲作用下分别研究了ZnS晶体的非线性吸收及非线性折射特性。实验结果表明，ZnS晶体在532 nm的皮秒激光脉冲作用下非线性吸收为双光子吸收，其非线性吸收系数为5.3×10-11 m/W，在800 nm的飞秒激光脉冲作用下非线性吸收为三光子吸收，非线性吸收系数为0.59×10-21 m2/W2；在532 nm皮秒激光脉冲作用下，ZnS晶体的非线性折射率符号为负，自由载流子产生的非线性折射率的改变占主导，而800 nm飞秒激光脉冲作用下，ZnS晶体的非线性折射率符号为正，束缚电子产生的非线性折射率的改变为主要因素。
ZnS晶体 非线性吸收 非线性折射 ZnS crystal nonlinear absorption nonlinear refraction
