1 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
2 陆装西安军代局驻西安地区第八军代室，陕西 西安 710065
损伤阈值测量装置是强激光技术的重要技术指标，主要用于强激光光学元件的研制和测试，而同步触发模块作为模块之间时序的控制器，是研制损伤阈值测量装置的关键技术之一。介绍了一种用于激光损伤阈值测量装置的同步触发模块及方法。设计了基于现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）为主控芯片的硬件方案，通过上位机操控软件设置同步触发参数，来控制各路输出同步信号的宽度和各路信号之间的时序，可极大提高同步触发的精度和效率。通过实验验证，同步脉冲信号之间的调节精度为2 ns，同步脉冲信号的最小宽度为10 ns，满足激光损伤阈值测量装置的要求。
损伤阈值 同步触发 FPGA damage threshold synchronous trigger field programmable gate array
1 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院辐射医学研究所，北京 100850
2 河北大学生命科学学院，保定 071000
为探讨不同剂量 1 064 nm激光照射后猪皮肤组织损伤效应和修复的规律，为扩大激光的临床应用提供指导，本文采用基模光纤激光器输出不同功率 1 064 nm的连续激光，通过方格阵列法对活体猪皮肤进行单次照射，剂量由小到大依次照射后，即刻观察皮肤损伤反应并计算其发生率，采用加权概率单位法计算损伤阈值 ED50，并在照后 6 h至 28 d动态观察激光皮肤损伤斑的愈合情况和病理形态学变化。随着激光辐照剂量的增加，皮肤损伤由轻到重依次出现红斑、白斑和焦斑等不同类型的损伤斑。剂量低于 70.0 J/cm2时，猪皮肤损伤表现为可逆的红斑反应；剂量为 192.2 J/cm2时，猪皮肤损伤以焦斑为主（发生率约为 51.4 %）；而剂量为 425.0 J/cm2时，猪皮肤焦斑发生率可达到 100.0%。1 064 nm激光致猪皮肤损伤阈值 ED50为 50.8 J/cm2。病理形态学观察结果显示，照射后 3～28 d，各照射组创面均出现不同程度的修复趋势，但这种趋势随着照射强度的增加而趋于减弱，且高于 192.2 J/cm2的激光辐照组恢复趋势缓慢。小型猪皮肤经 1 064 nm激光照射后，辐照剂量越大，皮肤损伤越重，组织修复趋势越慢，显示出较好的量效关系。本研究为激光皮肤损伤和修复过程的医疗应用提供了重要的试验和理论依据。
1 064 nm激光 小型猪 皮肤损伤阈值 皮肤损伤效应 1 064 nm laser miniature pig skin damage threshold skin damage effects repair
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
磷酸氧钛铷(RbTiOPO4, 简称RTP)是综合性能优异的电光晶体，具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点，已成为新一代电光器件应用材料，非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体，基于此，本文选用富Rb的高［Rb］/［P］摩尔比值生长体系，通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体，测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值，结果表明，该晶体的光学均匀性为7.3×10-6 cm-1，重复频率为501 kHz，插入损耗为0.49%，消光比为31.57 dB，激光损伤阈值为856 MW/cm2。
电光晶体 顶部籽晶熔盐法 光学均匀性 激光损伤阈值 RTP RTP electrooptical crystal top seeded solution growth method optical homogeneity laser damage threshold
北京理工大学 光电学院 “复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室, 北京 100081
熔融石英玻璃因具有耐热性高、热膨胀系数低、绝缘性能好等优点, 广泛应用于航空航天、微光学元件、**等领域, 并对其加工精度和表面质量提出了更高的要求。由于飞秒激光具有“冷加工”的特点, 因此在熔融石英玻璃微纳加工方面展现出独特优势。采用波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉宽为290fs的飞秒激光对熔融石英玻璃进行加工, 确定了不同物镜下熔融石英玻璃的损伤阈值, 研究了不同物镜下的激光功率、扫描速度、离焦量、扫描次数对加工线槽的影响, 使用逐层叠加加工的方法在低功率下得到了高深宽比(4∶1)的线槽, 并且提高加工线槽的宽度与深度的可控性, 可以在较薄熔融石英玻璃(200μm)上进行微纳加工。
激光技术 熔融石英玻璃 飞秒激光 微纳加工 损伤阈值 逐层叠加加工 laser techniques fused silica glass femtosecond laser micronano machining damage threshold layer by layer processing
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
3 中国科学院大学光电学院，北京 100049
激光诱导损伤阈值（LIDT）是光学元件发展中不可或缺的一项重要指标，提高其测量结果的准确性仍是当前人们致力于研究的方向。基于蒙特卡罗法提出了一种损伤测试点优化分配方法，以提高LIDT拟合结果的准确性。针对测试样品有限的辐照测试面积及辐照光斑大小，模拟了一种非线性简并缺陷损伤模型，对不同通量水平下测试点变化对拟合LIDT结果的影响进行了敏感性分析。根据设定的损伤模型参数建立模型生成相关损伤数据，通过控制变量法对每次指定通量水平处的测试点数进行变更，在其余通量处测试点数不变的情况下，采用蒙特卡罗法对所有损伤数据进行多次模拟计算，绘制拟合结果均方根误差和测试点的关系曲线图。计算其相应测试点数对损伤阈值拟合结果标准差的敏感性。从而以此敏感性为权重对各通量下的测试点进行更合理的分配。结果表明，该敏感性权重法的拟合结果的标准差为0.272 J/cm2，相比于标准平均分配方法的标准差0.395 J/cm2减小了约31%。
激光诱导损伤阈值 蒙特卡罗 敏感性分析 非线性拟合 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312004
1 广东电网有限责任公司江门供电局, 广东 江门 529000
2 武汉理工大学自动化学院, 湖北 武汉 430070
为防止激光清洗瓷质绝缘子过程中基底发生损伤, 开展激光辐照下瓷质绝缘子损伤试验。采用1 064 nm脉冲激光辐照于瓷质绝缘子表面, 探究不同能量密度、脉冲个数以及不同辐照时间下瓷质绝缘子的损伤规律, 并对瓷质绝缘子表面开展振镜扫描试验, 利用图像法确定瓷质绝缘子的激光损伤阈值。试验结果表明, 激光定点辐照下, 随着激光能量密度的提高、脉冲数的增加、辐照时间的增加, 绝缘子表面坑洞直径逐渐增大, 最后趋于定值, 约为聚焦光斑直径的1.3倍; 减小扫描速度, 损伤形貌由斑点状变化至条纹状, 粗糙度随能量密度的增大、速度的减小而增大; 基于图像法的瓷质绝缘子损伤判据, 得到损伤能量密度阈值。
激光清洗 损伤阈值 粗糙度 瓷质绝缘子 laser cleaning damage threshold roughness porcelain insulator
1 天津理工大学理学院, 天津 300384
2 天津理工大学功能晶体研究院, 天津 300384
随着高功率固态激光器和光纤激光器的发展, 对可见光-近红外区域的光学隔离器要求逐渐增加。目前设备原件正趋于小型化发展, 工业应用最广泛的铽镓石榴石(TGG)晶体因其较小的Verdet常数, 无法满足未来高功率激光器的需要。Tb2O3具有较高的Verdet常数, 但是高熔点和相变机制使其难以通过常规提拉法进行单晶生长。本研究通过向Tb2O3中掺杂Y2O3, 研究了不同掺杂浓度下(TbxY1-x)2O3的晶体生长。在n(Tb)∶n(Y)=1∶1时, 通过激光浮区(LFZ)法生长了TbYO3单晶, 而纯净的Tb2O3和(Tb0.3Y0.7)2O3单晶无法通过该方法合成。TbYO3晶体具有较高的Verdet常数(445 nm处为529 rad·T-1·m-1, 880 nm处为116 rad·T-1·m-1), 为TGG晶体(445 nm处为350 rad·T-1·m-1, 880 nm处为49 rad·T-1·m-1)的1.51~2.37倍。因此, TbYO3晶体可以有效减少构建光学隔离器的介质长度或降低嵌入光学隔离器所需的磁场强度。此外, TbYO3晶体还具有11 W·m-1·K-1的中等热导率, 1.67 GW·cm-2的高激光损伤阈值。这些优点可以使TbYO3晶体成为一种有吸引力的磁光材料。
激光浮区法 Verdet常数 热导率 磁光晶体 激光损伤阈值 TbYO3 TbYO3 laser floating zone method Verdet constant thermal conductivity magneto-optical crystal laser induced damage threshold
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230421
强激光与粒子束
2023, 35(8): 081001
