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在高功率激光装置中,光学材料的激光诱导损伤直接限制了激光器的输出功率,降低了激光光束质量,严重影响了系统的使用价值。为了保证高功率激光装置的正常运行和延长其使用寿命,提高光学材料的抗激光损伤能力是目前迫切需要解决的科学问题。
在众多光学玻璃中,熔石英由于具有高的化学稳定性、优良的光学性能和高的抗激光损伤能力而被广泛应用于高功率激光系统中。但是,激光器输出功率的进一步提升不可避免带来了熔石英玻璃的激光诱导损伤问题。本课题组研制了一种新型光学玻璃材料,通过激光诱导损伤阈值测试发现,这种玻璃材料在三倍频光辐照下的表面损伤阈值是熔石英玻璃的1.9倍,极可能成为高功率激光系统中的候选材料。本论文对熔石英玻璃和新型光学玻璃的激光诱导损伤进行了一系列的研究,主要包含了以下几个方面:
一、根据国际标准ISO11254,建立了光学材料表面激光诱导损伤阈值的测试平台和实时观察系统,实现了光学材料表面激光诱导损伤的在线判定。
二、以测试平台为基准,研究了熔石英玻璃和新型光学玻璃在基频光、二倍频光和三倍频光辐照下的激光损伤特性,分析了两种玻璃材料的激光损伤行为,揭示了不同波长激光对材料损伤的作用机理。
三、以测试平台为基准,研究了新型光学玻璃中杂质金属离子对其表面激光诱导损伤特性的影响。
四、以测试平台为基准,在二倍频光辐照下,对熔石英玻璃背光面后介质为空气和水两种情况的激光诱导损伤阈值进行了测量,通过对比分析了光学材料背光面内反射对激光诱导损伤阈值的影响。