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超強激光科學卓越創新簡報

(第一百七十七期)

2021年3月25日

上海光機所驗證強紫外激光激發過程中晶體內分子振動對瞬態缺陷形成産生的影響

  近日,中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室发表了最新的研究成果,通过构建纳秒强激光诱导光致发光谱在线探测装置,对KDP类晶体在强激光作用下瞬态缺陷形成过程进行了分析和研究,相关研究成果在线发表于《光学与激光技术》(Optics & Laser Technology)。

  KDP類晶體是目前重要的非線性光學材料,廣泛用于大功率激光系統中的頻率轉換和光電開關。當前,在大功率激光輻照KDP類晶體過程中會出現一些不可見瞬態缺陷,這類缺陷會成爲晶體發生激光損傷的誘導因素,因此探究晶體在強激光輻照過程中瞬態缺陷的形成機理對于提升元件抗激光損傷能力至關重要。

  该研究团队提出并构建了在线光谱探测装置,具备探测纳秒强激光诱导产生光致发光谱的能力,且探测角度和探测波长范围大。实验中详细比较了高功率纳秒激光和低功率连续激光辐照下KDP类晶体的受激拉曼散射光谱,同时分析KDP类晶体损坏和未损坏部位的拉曼光谱特征。实验结果表明高功率激光与晶体材料相互作用增加了晶体中分子之间的振动,导致振动位移随电场发生变化,因此在光谱467 nm处发现了新的发射峰,由此证明了瞬态缺陷是激光损坏的先兆,其能级约为2.66 eV。此外,具有较高激光损伤阈值的KDP类晶体其受激拉曼散射的强度更强,揭示了晶体抗激光损伤能力取决于内部分子结构的稳定性。

  相關研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和國家青年傑出人才特別支持計劃的支持。

  原文鏈接

图1 强激光诱导光致发光谱的在线探测装置图

 

图2 KDP(a),70%DKDP(b)晶体在强激光(O偏振态)辐照下的发射光谱;KDP(c),70%DKDP(d)晶体在强激光(E偏振态)辐照下的发射光谱

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