近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與工程部趙元安研究員團隊與武漢理工大學夏志林教授、土耳其國家計量研究院Humbet Nasibli教授以及賽思科技有限公司合作，在空天激光薄膜受到伽馬射線輻照導致的抗激光損傷性能退化研究方面取得新進展，相關研究成果以“Nodular-defect induced degradation of laser damage resistance of 532 nm high reflectivity coating after exposure to gamma rays”為題發表于Optics Express。
在空間光學領域，評估空間輻射對光電子學元器件的性能影響對于空天激光技術具有重大意義。X射線、伽馬射線、粒子輻照等空間輻射會影響元器件性能，對于不同軌道載荷，往往采用等效劑量伽馬射線評估其元器件的輻照退化問題。
研究團隊采用等效低軌、中軌和高軌劑量的伽馬射線對典型基底材料（熔石英和S-BSL7玻璃）以及激光薄膜元件（532nm反射膜）開展地面模擬試驗。研究結果顯示，S-BSL7玻璃在低軌對應劑量下即發生暗化，熔石英玻璃只在高軌對應劑量下出現E’色心，但這兩種變化并未明顯影響基底拋光表面的激光損傷閾值；同時發現，鍍制在這兩種基底上的高反射膜的光學性能并未受到輻照劑量影響，但高軌對應劑量輻照導致激光薄膜的抗激光損傷能力出現明顯下降。研究重點解析了高軌劑量誘導激光薄膜抗激光損傷能力下降的影響途徑是薄膜中存在的缺陷，并采用蒙特卡洛模擬分析了高能射線誘導的二次電子在缺陷區域的聚集特征，從實驗和理論分析兩方面對結果進行了確認。該研究工作首次闡明了伽馬射線與激光共同作用于激光薄膜元件的基本物理圖像，確定了作用點和作用機制，為空天激光用激光薄膜元件的早期失效篩選提供了方案，對于空天激光器的長壽命性能保障具有重要價值。
該研究獲得中國科學院國際合作局對外合作項目及土耳其科學技術研究理事會的支持。
圖1. 532 nm高反射薄膜在不同軌道輻射劑量的抗激光損傷性能退化結果
圖2. 伽馬射線對完好結構和缺陷結構能量沉積的蒙特卡洛模擬圖：a)完好薄膜；b)缺陷結構
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