KDP/DKDP非线性晶体的激光诱导损伤特性研究

发布时间：2024-03-04 19:36

　　KDP和DKDP晶体是在高功率激光系统中用于普克尔斯盒、二倍频、三倍频转换的重要光学元件,其激光诱导损伤阈值是制约强激光系统输入和输出能量进一步提升的重要瓶颈。为了理解KDP和DKDP晶体的激光诱导损伤机理,提高其激光损伤阈值,本文从晶体的加工、使用和损伤机理的角度入手,进行了表面划痕诱导损伤、激光预处理、疲劳效应及损伤区域的材料成分变化几个方面的研究。超精密加工和接触式清洗过程中造成的表面划痕是造成KDP晶体损伤阈值降低的重要因素。本文首先观测KDP样品表面划痕的形貌特征,然后在样品表面人为制造不同深度、方向和形状的划痕,并对这些划痕进行损伤阈值测试,分析划痕的深度、方向以及截面形状对晶体激光损伤阈值的影响;其次,用二维FDTD方法模拟划痕附近光场强度分布,为实验结果提供理论解释。实验结果表明,当晶体表面存在划痕(宽度约为10μm,深度约为300nm)时,其激光诱导损伤阈值会降低30%以上;虽然不同参数的划痕之间形貌差别很大,但划痕的深度、方向和形状对晶体的损伤阈值无明显影响。仿真结果表明,宽深比较小(1-3)的划痕会造成强烈的光场调制,使划痕附近的光场强度增强3-4倍;同时,划痕两...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１惯性约束核聚变过程的四个阶段Ｗ??

到氘氚靶丸表面上，形成高温高压的等离子体，产生的反冲压力使靶的外壳将氘氚主燃??料层压缩到极高的密度，并使局部氘氚区域形成高温高密度热斑，当靶丸被加热至所需??的点火温度（上亿度）时，原子核聚合被激发，释放出巨大的能量其过程如图１．１所??来發知??…?ｔ?．??（ａ）强光福照?....

图１．２美国！Ｖ１Ｆ系统中的光路及重要元件ｎ°ｉ??

１．１．２研宄意义??磷酸二氢钾（ＫＨ２Ｐ〇４，?ＫＤＰ）及其氘化类似物ＤＫＤＰ晶体是性能优良的无机非线性??光学材料，也是ＩＣＦ系统中不可替代的重要光学元件％］。以美国ＮＩＦ装置为例，图１．２所??示为该系统中的光路及重要光学元件，其中有两处要用到ＫＤＰ／ＤＫＤＰ晶体。一处是等....

图１．３?１０６４ｎｎｉ、５３２ｎｍ和３５５ｎｍ激光作用下ＬＢＯ晶体的Ｓ－ｏｎ－１损伤阈值随着脉冲个数增加的变化１１９１??

性变形以及材料破裂造成。因此，晶体的表面损伤和体损伤都由一个相对较小的损伤坑??和较大的塑性变形、外侧断裂区域组成。ＣａｒｒＣＷｌＭ等人研宄了ＤＫＤＰ晶体３５５ｎｍ体损??伤的形貌，如图１．４所示，他们认为ＤＫＤＰ晶体的体损伤点可分为３个区域：一个核心坑??（ｃｏｒｅ）、可能发生....

图１．４?ＤＫＤＰ晶体３５５ｎｍ体损伤点的ＳＥＭ图像ＩＷ??综上所述，国内外学者对ＫＤＰ和ＤＫＤＰ晶体的激光损伤问题进行了许多研宄，包括??

?ｒｏｏｏ?ｉｏ’ｏｏｏ??Ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｕｌｓｅｓ?ｐｅｒ?ｓｉｔｅ?Ｓ??图１．３?１０６４ｎｎｉ、５３２ｎｍ和３５５ｎｍ激光作用下ＬＢＯ晶体的Ｓ－ｏｎ－１损伤阈值随着脉冲个数增加的变化１１９１??Ｌ２．４?ＫＤＰ／ＤＫＤＰ损伤区域材料成分变化研宄??ＫＤＰ晶体激光诱....

本文编号：3919085