激光器|DKDP晶体亚纳秒激光调节的优化策略激光器

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江苏激光联盟导读：
中科院新成果， DKDP晶体激光预处理技术研究取得新进展。

R-on-1激光对不同时间形状DKDP晶体进行激光调理前后的损伤阈值。来源:SIOM

中国科学院上海光学精密机械研究所 (CAS)的研究人员创新性地提出了一种基于脉冲时间形状优化激光调节效果的方案，研究了采用不同升降边组合的亚纳秒激光脉冲的激光调理过程。
相关研究结果已于10月18日发表在《光学快报》上。
氘化磷酸二氢钾(DKDP)晶体是唯一用于惯性约束聚变的非线性光学晶体材料。然而，激光对DKDP晶体的损伤严重制约了器件的使用寿命和激光输出。激光处理是有效提高DKDP晶体抗激光损伤能力的方法之一。
上图为激光损伤原理图和用于DKDP晶体的激光调理试验台。由半波片和偏光板组成的能量衰减器对亚ns激光系统发出的脉冲进行调节。光束通过透镜聚焦在样品上，焦距为4.5 m 。激光光斑在样品上的有效面积为0.1±0.01 mm2 ，使用由两个分束器组成的光束诊断和一个光束剖面仪(LaserCam HR)测量。使用He-Ne激光器照明DKDP晶体中的体损伤，该激光器与损伤光束共线，并使用放置在激光传播方向垂直方向的CCD实时诊断。
近年来，许多科学家发现，条件激光的脉冲宽度(尤其是亚纳秒范围内)对提高激光的调理效果有很大的影响。通过优化亚纳秒激光参数， DKDP晶体可以获得更高的抗激光损伤能力。
在本研究中，经过一系列的实验，研究人员发现上升锋的速度对DKDP晶体的调节效果有明显的影响，慢上升脉冲锋的亚纳秒激光器的调节效果比高斯亚纳秒激光器高20% 。
不同时间形状亚纳秒激光作用下DKDP晶体的损伤形貌。来源:SIOM
此外，损伤形貌也发生了明显变化，出现了局部微裂纹，这表明脉冲前沿缓慢上升的亚纳秒激光处理可以对DKDP晶体的前驱体进行更彻底的热改性，更好地提高晶体的抗激光损伤能力。
为了研究时间形状脉冲对DKDP晶体LID行为和激光处理的影响，研究人员仔细研究了损伤形貌。上图显示了不同时间形状脉冲诱导的典型损伤点形态。所有的定位点都显示出类似于球形腔或圆芯的特性，其尺寸从10纳米到1纳米或200纳米不等。
本研究为研究和改善DKDP晶体和其他非线性光学晶体的激光损伤特性提供了重要的思路和参考。
【激光器|DKDP晶体亚纳秒激光调节的优化策略】来源：Optimizing sub-nanosecond laser conditioning of DKDP crystals byvarying the temporal shape of the pulse Optics Express (2021).DOI:10.1364/OE.441918