刘洋 1,2,3朱香平 1,2,3靳川 1,2,3张笑墨 1,2,3赵卫 1,2,3,*
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
采用钛蓝宝石飞秒激光加工系统在融石英表面诱导表面周期性微纳结构，研究了激光诱导表面周期结构的形成过程以及激光能量密度、脉冲数、光斑大小和脉冲的空间间隔对融石英表面激光诱导表面周期结构的形貌的影响。实验结果表明，飞秒激光在融石英表面可以诱导出周期性的亚波长结构，主要以垂直于激光偏振方向的光栅状结构为主，其周期在百纳米量级且具有更好的可复现性。在激光光斑控制在1 μm附近时，所得到的形貌具有较高的规则性。根据实验结果设计了聚焦高斯光斑低通量的加工方式。所制备的光栅结构具有200~300 nm的周期，平均深度约为300 nm。
飞秒激光加工 表面形貌 亚波长结构 融石英 周期性结构 Femtosecond laser processing Surface morphology Subwavelength structures Fused silica Periodic structure
哈尔滨工业大学机电工程学院精密工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了激光诱导微粒的三维空间传播规律。实验结果表明:光斑面积为0.8 mm
2、激光分光比为25.4、能量平均值为8 mJ的单脉冲激光与融石英作用产生的微粒的直径为0.3~10.0 μm;这些微粒大多沿中性面喷出,散射角大,浓度呈上高下低的分布形式;微粒在水平面上的沉降占比沿纵向(入射光线反方向)和横向(垂直入射光线方向)单调递减,但在纵向120 mm和360 mm处出现了局部高峰。微粒的运动距离与其直径成反比,直径为0.3 μm的微粒的最远出射距离不大于622 mm。
激光光学 激光诱导微粒 融石英 微粒传播 污染物分布 损伤
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了分析大口径融石英光栅反射衍射导致的受激布里渊散射(SBS)损伤, 建立了光栅的设计分析模型, 计算了光栅从1到6级次的反射衍射角、焦距及效率; 根据SBS原理分析了未施加相位调制和施加相位调制下融石英光栅反射衍射的SBS增益及强度, 并结合工程实例验证了该分析结果的可靠性。实验结果表明：在未施加相位调制时, 融石英光栅反射衍射的SBS强度大, 元件损伤严重, 寿命短; 施加相位调制后, 光栅反射衍射的SBS增益大幅降低, SBS强度小于融石英的损伤阈值, 元件寿命得以显著延长。在实际的高功率激光系统中, 必须施加相位调制以抑制光栅反射衍射的SBS损伤。
光栅 受激布里渊散射损伤 融石英 反射衍射 大口径
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
为了设计光刻物镜的支撑结构，建立了支撑应力对透镜透射波前影响的模型，研究了该模型中支撑应力与折射率的关系及支撑应力对透镜透射波前畸变的影响。首先，根据晶体理论，建立了融石英透镜波前畸变与支撑应力之间关系的仿真模型。然后，分析了不同支撑结构下支撑应力与融石英透镜波前的关系。最后，分析了支撑应力造成的透射波前畸变的性质，并选择合适的物镜支撑结构。研究结果表明：光刻物镜支撑结构的支撑应力对透镜的透射波前有很大的影响:3点支撑的波前畸变PV值为369 nm；随着支撑点数量的增加，支撑应力造成的透射波前畸变逐渐减少；采用大于9点的支撑结构即可满足光刻投影物镜的元件支撑需求。
光学设计 光刻投影物镜 波前畸变 应力双折射 融石英 元件支撑 optical design lithographic object lens wavefront distortion stress birefringence fused silica lens mounting
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
针对神光Ⅱ第九路激光装置三倍频达标实验中出现的大口径融石英玻璃的破坏现象,分析产生的原因和机制,确定了是由横向受激布里渊散射(TSBS)造成的,并采用了有效抑制TSBS的方案。理论上建立了大口径融石英玻璃中横向受激布里渊散射的增益模型,利用该模型计算了高功率激光系统中融石英取样镜的破坏阈值。实验结果和理论计算均得到310 mm口径窄带激光能量达到2～3 kJ时融石英玻璃将产生破坏。
受激布里渊散射 破坏阈值 增益模型 融石英
