中科院新成果，DKDP晶體激光預處理技術研究取得新進展。
R-on-1激光對不同時間形狀DKDP晶體進行激光調理前后的損傷閾值。來源:SIOM
中國科學院上海光學精密機械研究所 (CAS)的研究人員創新性地提出了一種基于脈沖時間形狀優化激光調節效果的方案，研究了采用不同升降邊組合的亞納秒激光脈沖的激光調理過程。
相關研究結果已于10月18日發表在《光學快報》上。
氘化磷酸二氫鉀(DKDP)晶體是唯一用于慣性約束聚變的非線性光學晶體材料。然而，激光對DKDP晶體的損傷嚴重制約了器件的使用壽命和激光輸出。激光處理是有效提高DKDP晶體抗激光損傷能力的方法之一。
上圖為激光損傷原理圖和用于DKDP晶體的激光調理試驗臺。由半波片和偏光板組成的能量衰減器對亞ns激光系統發出的脈沖進行調節。光束通過透鏡聚焦在樣品上，焦距為4.5 m。激光光斑在樣品上的有效面積為0.1±0.01 mm2，使用由兩個分束器組成的光束診斷和一個光束剖面儀(LaserCam HR)測量。使用He-Ne激光器照明DKDP晶體中的體損傷，該激光器與損傷光束共線，并使用放置在激光傳播方向垂直方向的CCD實時診斷。
近年來，許多科學家發現，條件激光的脈沖寬度(尤其是亞納秒范圍內)對提高激光的調理效果有很大的影響。通過優化亞納秒激光參數，DKDP晶體可以獲得更高的抗激光損傷能力。
在本研究中，經過一系列的實驗，研究人員發現上升鋒的速度對DKDP晶體的調節效果有明顯的影響，慢上升脈沖鋒的亞納秒激光器的調節效果比高斯亞納秒激光器高20%。
不同時間形狀亞納秒激光作用下DKDP晶體的損傷形貌。來源:SIOM
此外，損傷形貌也發生了明顯變化，出現了局部微裂紋，這表明脈沖前沿緩慢上升的亞納秒激光處理可以對DKDP晶體的前驅體進行更徹底的熱改性，更好地提高晶體的抗激光損傷能力。
為了研究時間形狀脈沖對DKDP晶體LID行為和激光處理的影響，研究人員仔細研究了損傷形貌。上圖顯示了不同時間形狀脈沖誘導的典型損傷點形態。所有的定位點都顯示出類似于球形腔或圓芯的特性，其尺寸從10納米到1納米或200納米不等。
本研究為研究和改善DKDP晶體和其他非線性光學晶體的激光損傷特性提供了重要的思路和參考。
來源：Optimizing sub-nanosecond laser conditioning of DKDP crystals byvarying the temporal shape of the pulse, Optics Express (2021). DOI:10.1364/OE.441918
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