高伟饶 1,2董科研 1,2,*江伦 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
单波长激光通信终端之间数据通信时,信号传输与接收间良好的隔离性能是建立双工双向激光通信的关键。本文针对单个激光波长激光通信端机的传输与接收方案,以及激光通信终端整体的通信性能,分析了关键元器件的表面粗糙度和表面清洁度水平对激光通信终端隔离性能的影响。通过Harvey模型、ABg模型推导模型参数。利用TracePro软件对所设计的方案进行分析。得出以下结论:当信号传输通道中λ/2波片、λ/4波片和光学天线结构的表面粗糙度变好或者表面清洁度提升时,元件带来的后向散射会降低信号传输通道内的隔离性能。同时,激光通信终端隔离度的测量结果为77.86 dB,与软件仿真结果78.35 dB基本一致,这一结果可以应用于激光通信系统。
激光通信 杂散光分析 隔离度 表面粗糙度 表面清洁度 laser communication stray light analysis isolation roughness contamination level 
中国光学
2023, 16(5): 1137
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
光学真空系统内的非金属材料出气会产生分子态污染,导致光学元件的透过率降低,进而会加剧激光诱导损伤,降低高功率激光装置的负载能力。提出对通光环境内的密封材料进行优选,开展热真空烘烤实验研究。结果表明,氟橡胶246出气量较小,温度对材料除气效果影响较大,且密封圈经过真空烘烤除气对光学特性影响较低,与密封圈不进行真空烘烤处理相比,紫外段平均透过率变化减少1个数量级,平均损伤密度降低了56%。该技术可应用于高功率激光装置精密洁净领域和其他精密光学洁净系统。
出气污染 非金属材料 真空烘烤 相对质量 outgassing contamination non-metallic materials thermal vacuum baking relative quality 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 061004
Author Affiliations
Abstract
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, New York, USA
The laser-damage performance of optics is known to be negatively affected by microscale particle contamination induced by the operational environment. This work investigates the properties of particles accumulating in various locations near critical optics inside the OMEGA EP grating compressor chamber during quarterly operational periods over a 2-year duration. The particles found were characterized using optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The analysis indicates significant concentrations of micrometer- to nanometer-scale particles inside the vacuum chamber, with higher values observed near the port leading to the OMEGA EP target chamber. The distribution of the chemical composition of these particles varies between collection periods. Although understanding of the mechanisms of particle generation and transport remains uncertain, the hypothesis is that this particle load represents a risk for contaminating the surfaces of high-value optics located inside the chamber, including the compression gratings and deformable mirrors, and therefore affecting their laser-damage resistance and overall operational lifetime.
laser damage particle contamination 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(3): 03000e39
梁成杰 1,2庞向阳 1,*孙明营 1,**熊怀 1[ ... ]朱健强 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜,通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散,制备了有机物质量面密度不同的元件表面,定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明:样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时,由于膜层孔隙被填充,膜层的表面粗糙度略有减小;随着沉积量增加,有机物附着影响表面形貌,粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低,这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加,而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理,并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。
薄膜 有机污染物 质量面密度 溶胶凝胶减反膜 透过率 激光诱导损伤 洁净度控制 
中国激光
2023, 50(5): 0503101
作者单位
摘要
中国民航科学技术研究院航空安全研究所, 北京 100028
针对航空发动机润滑油燃油污染造成非计划停机、 飞行故障等一系列问题, 需要对在用润滑油进行必要的监测, 从而确定润滑油换油的最佳时机。 采用美国PerkinElmer公司的Spectrum Two红外光谱仪及Spectrum Quant软件, 结合美国材料与试验协会标准(ASTM-E2412-10)关于合成酯类润滑油的监测说明, 对民航广泛使用的Mobil jet oilⅡ型润滑油进行燃油污染程度定量分析。 运用两点基线面积法建立了燃油污染浓度与815~805 cm-1特征谱区面积的标准工作曲线, 工作曲线的相关性达0.999 6, 标准预测误差为0.544 1。 利用该工作曲线预测已知润滑油燃油含量样品偏差在1.3%以内, 5组重复试验标准偏差均低于0.1%, 表明该方法具有较高的预测精度和良好的重复性。 同时, 采用该工作曲线和美国斯派超(Spectro Scientific)公司燃油嗅探仪分别对相同润滑油样品进行检测, 检测结果相当, 表明建立的定量工作曲线可满足民航对润滑油燃油污染的监测需求。
合成酯类润滑油 燃油污染 在用油监测 红外光谱 工作曲线 Synthetic ester lubricating oil Fuel contamination Monitoring oil in use Infrared spectrum Working curve 
光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1541
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
基于氟橡胶圈密封测试了熔石英真空窗口在351 nm激光辐照下的激光诱导损伤阈值(LIDT),实验发现真空窗口和氟橡胶圈紧密接触后LIDT下降约50%,氟橡胶圈经多次挤压后,其对真空窗口LIDT的影响显著减弱,在此基础上对比了大气、103 Pa和10−2~10−1 Pa下真空窗口的LIDT,结果显示随着气压降低真空窗口LIDT显著下降且气压再次升高后其LIDT未有提升。基于铟丝密封对比测试了真空窗口在不同气压下的LIDT,结果未发现气体含量差异对真空窗口LIDT的影响。对比两种密封材料测试结果,认为真空窗口LIDT下降是由氟橡胶圈污染引起,且低气压下有机物释放加剧。
气氛环境 真空窗口 激光诱导损伤阈值 有机污染 351 nm atmosphere environment vacuum window laser-induced damage threshold organic contamination 351 nm 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 121004
作者单位
摘要
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
在高能、高功率激光系统光路中的超光滑光学元件上的高反射薄膜表面出现污染时, 会导致光学元件的损伤, 激光透过率下降, 影响激光传输质量, 并降低光学元件的损伤阈值, 制约系统的负载能力和高通量稳定运行能力。为了尽可能减少元件表面污染物的沉积, 对污染物沉积特性进行研究显得尤为重要。对密闭玻璃腔中超光滑元件表面的污染物沉积特性进行了研究, 利用原子力显微镜和傅里叶红外光谱仪对不同手段处理后的样品进行测试和分析, 实验结果表明, 随着放置时间的增加, 表面污染物的沉积越来越多。这种污染物中可能含有—NH化学键, 会引起超光滑元件表面粗糙度的变化, 可以使用酒精、丙酮或铬酸清洗, 或者氧气氛围中等离子体放电等手段有效去除, 但高温烘烤对污染物的消除没有明显的效果。根据上述实验结果, 结合光学元件加工流程的综合分析, 认为造成零件表面污染的原因是光学元件加工过程中残留的物质, 在真空环境下缓慢释放所致。因此, 对于洁净度要求极高的超光滑光学原件, 在加工过程中尽可能地使用容易被简单溶剂消除的辅料, 并在完成加工后减少贮存时间, 尽快进入清洗工序, 可以有效提升光学元件洁净度。
真空环境 超光滑 污染物 有机物 表面粗糙度 vacuum ultra-smooth optical component contamination organics surface roughness 
光学与光电技术
2022, 20(3): 77
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
传输反射镜是高功率激光装置中连接主放大系统与靶场终端的关键组成部分,实现它的表面洁净控制尤为必要。本课题组基于风刀高速吹扫颗粒物去除技术,探究了开放式环境下,风刀安装高度、进气压力、出气口间隙、吹扫次数等工艺参数对靶场终端反射镜表面Al2O3、灰尘和不锈钢等颗粒物去除效率的影响,并从实验中捕捉到了颗粒物的动态运动轨迹。研究结果表明:提高进气压力可以提高颗粒物的去除效率;当风刀安装高度为4 mm、进气压力为1.5 MPa时,0.05 mm或0.1 mm的风刀出气口间隙均可实现90%以上的平均去除效率;当进气压力不高于1.2 MPa时,增加吹扫次数并不能提高颗粒物的去除效率;在去除过程中,颗粒物沿着高速气流方向直线运动。本次实验结果为靶场终端传输反射镜在线表面洁净控制提供了重要参考和技术支撑。
光学器件 传输反射镜 洁净控制 颗粒污染物 风刀 
中国激光
2022, 49(13): 1301003
赵智刚 1,2玄洪文 3,**王景冲 2丛振华 1,2[ ... ]刘兆军 1,2,*
作者单位
摘要
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 广东大湾区空天信息研究院, 广东 广州 510700
4 东京大学物性研究所, 日本 千叶 277-8581

综述了真空紫外193 nm波段固体激光光源的发展情况,具体包括所涉及到的主要非线性晶体[偏硼酸钡(BBO)晶体、三硼酸锂(LBO)晶体、六硼酸铯锂(CLBO)晶体、氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体等]的各类特性及其对比分析、近几十年来193 nm波段连续固体激光和脉冲固体激光的发展脉络、用于产生193 nm固体激光的各种基频光源组合,并对它们的优劣势进行了分类分析和对比。对影响非线性晶体紫外透过率和紫外激光输出功率的双光子吸收效应进行了描述,并对深紫外激光器中的激光诱导污染效应进行了描述,指出几类常用的避免或者缓解该效应的方法。最后对实现超高重复频率准连续真空紫外激光的难度和应当解决的问题进行了探讨。

深紫外 固体激光 真空紫外 非线性晶体 双光子吸收 激光诱导污染 
光学学报
2022, 42(11): 1134010
作者单位
摘要
1 上海科技大学大科学中心, 上海 201210
2 中国科学院上海高等研究院上海光源中心, 上海 201204
3 新加坡国立大学新加坡同步加速器光源中心, 新加坡 新加坡 117603

光学元件污染对X射线传输有很大的影响,尤其是高亮度、高相干X射线自由电子激光的传输。然而,目前针对X射线自由电子激光光学元件污染问题的相关研究非常少。首先,给出了X射线自由电子激光的特性。然后,总结了同步辐射中碳污染问题的影响、控制和清洁方案。接着,分析了在X射线自由电子激光光束线中碳污染对光束品质影响的特殊之处。最后,分析了颗粒污染在X射线自由电子激光光束线中可能发生的损伤、熔化和遮挡三种情况对光束品质的影响。

X射线光学 X射线自由电子激光 光束线 相干光 碳污染 颗粒污染 
光学学报
2022, 42(11): 1134006

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