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
光学 精密工程
2023, 31(14): 2071
强激光与粒子束
2022, 34(12): 121004
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
光学元件的激光诱导损伤阈值是衡量其抗激光损伤能力的重要指标。周期性表面光学元件具有良好的光学特性，在高功率激光系统中也有着潜在的应用，准确测定其激光诱导损伤阈值尤为关键。本文分析了激光诱导损伤阈值不确定度的主要来源，建立了激光诱导损伤阈值不确定度的计算公式，给出了减小激光损伤阈值不确定度的处理方法。结果表明：当激光的标定光斑半径为400 μm、误差为10 μm、激光能量误差为5%时，能量密度引入的不确定度为0。则激光损伤阈值的不确定度主要来源为损伤几率不确定度和线性拟合不确定度。通过增加每一能量级的测量次数，可以进一步减小激光损伤阈值的不确定度。
光学元件 周期性表面 激光诱导损伤阈值 不确定度 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2320001
强激光与粒子束
2022, 34(8): 081002
1 宁波大学 信息科学与工程学院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 宁波海洋研究院，浙江 宁波 315832
Ge-As-Se-Te（GAST）硫族化物玻璃拥有超过20 μm的超宽透射范围，是一种可应用于中红外（MIR）和远红外(FIR)波段的优良光学材料。通过熔融淬火法制备了GexAs40−xSe40Te20（x = 0、10、20、30、40 mol%）系列硫系玻璃，采用不同波长（800 nm，3 μm和4 μm）、功率和重复频率的飞秒激光辐照硫系玻璃，利用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱等手段研究了GAST的激光损伤特性。研究结果发现，GexAs40-xSe40Te20玻璃的激光诱导损伤阈值（LIDT）随着样品中Ge含量的增加而增加，在800 nm下Ge30As10Se40Te20玻璃的LIDT达到最高40.16 mJ/cm2。随着飞秒激光波长增加，系列玻璃的LIDT也逐步增加，Ge30As10Se40Te20在4 μm激光辐照下LIDT达到81.09 mJ/cm2。此外，研究结果表明样品LIDT随着激光的脉冲辐照数量和重复率的增加将逐渐减小。
硫系玻璃 飞秒激光 激光诱导损伤阈值 chalcogenide glass femtosecond lasers laser-induced damage threshold (LIDT) 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210222
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
采用HPM溶液(盐酸、双氧水和去离子水的混合液)结合氧等离子体对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗研究。用X射线光电子能谱检测光栅表面的元素成分及其原子含量的变化。实验结果表明, 氧等离子体处理能有效去除光栅表面残留光刻胶和碳氟化合物；再经HPM溶液清洗, 反应离子束刻蚀和氧等离子体处理过程产生的金属污染物被进一步去除。经过上述清洗工艺处理后, 光栅一级衍射效率仍保持在95%以上, 光栅表面激光诱导损伤阈值达到1.6 J/cm2 (1053 nm, 10 ps)。实验结果说明了氧等离子体和HPM溶液相结合能有效清洗多层介质膜脉宽压缩光栅, 并显著提高光栅损伤阈值。
多层介质膜光栅 HPM溶液 激光诱导损伤阈值 multilayer dielectric gratings HPM solution laser induced damage threshold 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2631
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The influence of laser conditioning on defects of HfO2 monolayer films prepared by electron beam evaporation (EBE) is investigated utilizing the spot-size effect of the laser-induced damage. It is found that the laser-induced damage threshold of HfO2 monolayer films can be increased by a factor of 1.3-1.6. It is also found that the defects with low threshold can be removed by laser conditioning and defects with higher threshold may be removed partially.
激光预处理 缺陷 单层膜 光斑效应 激光诱导损伤阈值 140.3330 Laser damage 310.6870 Thin films, other properties Chinese Optics Letters
2010, 8(6): 615
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
An automated damage diagnostic system for collecting plasma flash is developed to diagnose damage in a laser-induced damage threshold (LIDT) test system. Experiment is done to verify the accuracy of this system and analyze the relationship between the plasma signals and the damage morphologies. The results obtained by the system are found to be in excellent agreement with those obtained by the much laborious method of Normaski microscope. Results show that plasma signals above 1 V correspond to the damage morphology of surface discolorations with or without pits in their centers, and plasma signals below or just around 1 V correspond to the damage morphology of pits. The misdiagnosis is attributed to contaminations and air breakdown.
自动损伤检测系统 等离子体闪光 激光诱导损伤阈值 表面杂色 小坑 140.3330 Laser damage 310.0310 Thin films Chinese Optics Letters
2010, 8(4): 407
中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
利用掺钛的蓝宝石飞秒激光系统输出的单脉冲和多脉冲飞秒激光(中心波长800 nm,脉宽50 fs,靶面聚焦直径ф40 μm),分别对BK7玻璃基底上厚约500 nm的单层HfO2和单层ZrO2薄膜进行辐照,得到了这两种薄膜在1-on-1和1 000-on-1测试方法下的激光损伤阈值.实验发现,两种方法下HfO2单层膜的阈值均比ZrO2单层膜的阈值高.从简化的Keldysh多光子离化理论出发,认为HfO2薄膜材料的带比ZrO2的宽是导致上述结果的主要原因.同时,同一种薄膜的多脉冲下的阈值比单脉冲下的低,原因是多脉冲下,飞秒激光对光学薄膜的损伤存在累积效应.
飞秒激光 激光诱导损伤阈值 单脉冲 多脉冲 光学薄膜 多光子离化
