光的偏振态与晶体的抗光损伤阂值关系的研究new

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1、第26卷第4期曲阜师范大学学报VoI26No42(100卑L0只journalofQu[9Norr~lUn~emit7oct2000l／／光的偏振态与晶体的抗光损伤阂值关系的研究孔勇①，李国华①，(第一唯着：男．22．硕士生；①曲阜师范上学激光所273165，山东省曲阜市；@洒水县中册镇中心中学；273213．山末省泅水县@曲阜师范大学物舜系．273I65．山东省曲阜市)摘要：通过对冰洲石晶体的损伤阈值与^射光的偏振态间关系的理论分析和试验验证，得出丁它们问n勺关系，对器件的设计与制造有一定的指导意义托先损-中蓄图分类号：FN；244一；

2、蒜文献标识码莹：A文章编号：lo0153j37(20o0)04，o05503l引言伤斑，因此，检查损伤斑可区别出这两种击穿机制晶体在生长和加工过程中，当晶体受到外界压力或存在着热起伏时，晶体内就会形成大量微观自从激光器问世以来，研究光学材料在强激光缺陷，它们具有比材料的本征吸收大得多的吸收作用下的损伤就是激光工作者和器件制造者共同关率_4l，在材料与激光脉冲的相互作用中，缺陷吸收心的问题，但是对于光的不同偏振态和材料的损伤将占主导地位．它可在材料内部形成高温，达到一荧系却一直是个空白，鉴于泳洲石为原料制成各定程度就会在材料缺陷处首先发生热

3、爆炸、雪崩离lT不同类型的偏光器件的广泛应用，所以研究冰洲化等过程，又进-一步使缺陷加大，而它的发展又将增石晶体在不同偏振态下的损伤情况和损伤机理就有大对后续激光的吸收，导致更犬的微观损坏的发生，十分重要的意义．其结果最终导致晶体器件的灾难性损伤．晶体中，点缺陷(主要为肖特基对)是主要的缺2理论依据陷，而线缺陷和面缺陷也大量存在，缺陷的大小和晶格常数属于同一数量级．当各向异性晶体中大量的在这里，光学材料的激光破坏是指强激光场在微观缺陷的取向和光轴的方向存在有统计L的关系透明介质中所造成的损伤的灾变性的发展，一般的时．那么晶体对不同偏振方向

4、的光的吸收应陵是不说，它是激光把能量迅谜地沉积到介质中去的结果同的从缺陷的类别考虑，我们认为决定晶体不唰它又基本分为电子雪崩、多电子电离引起的本征破方向对不同偏振方向的光的吸收的差异主要是由线坏和与杂质吸收相关的非本征破坏l10J，在其损坏缺陷即位错决定的，实验表明，对于，一定的材料(一过程．丰j料微观结构的变化必然引起它的光学性定的结构)在族晶面上存在着大量的位错l，而在质的改变由于光学材料的损伤和多个因素有关．抛光中，由于受到机械力的作用，在表面有一层存在本文主要讨论在不同偏振光入射的情况F，损伤阐着较高的位错密度的应力层由于损伤过程

5、是多个ffi与偏振态问的关系因素联合作用的结果，因此给出其严格的理论解释晶体的损伤主要表现为非本征破坏，是材料的是围难的，本文通过一个简单的数学模型来说明这内部微观缺陷吸收激光后的非线性发展过程当财一过程由缺陷经典吸收理论模型可知l6J，吸收大有缺陷的局域进行加热时能迅速地导致固体的热击小取决于吸收截面、A射光强、脉冲宽度、缺陷大小穿，它同正常的光学击穿的最大差别：正常的光学击及热传导系数、热扩散系数和比热容等参数．下面穿导致漏形的损伤迹，而它的击穿给出球形的损我们主要讨论位错与光偏振态问的关系对于位收穑日期：2000032756曲阜师范

6、大学学报(自然科学版)2000年错．我们认为除上面的因素外，还应考虑它与光偏振激光在样品上的积累效应．每次激光损伤实验都要方向问的关系．如果将线缺陷看成许多的吸收元，轻微移动样品，每个样品要进行30-40次实验．每个吸收元的热性质参数都相同，对激光的吸收只取决于光强、脉冲宽度和与偏振有关的谐和因子．对于高重复频率激光脉冲器，一个吸收元吸收激光脉冲后产生的新吸收元数为]，>1o,P：=f0(I)．，<，0[]—卜口bd我们用和口两种谐和因子分别来表征晶体中只对一种偏振态吸收的两种不同的吸收元，则上式变为图l实验装置困a．氩离子激光器．b．1

7、／4波片．c．消色差透镜Pl=缸．P2=陋，(2)d．样品，eHe-Ne激光器，f扩柬镜其中』0为引起微观缺陷发展的最小光强．和口为常数．与材料本身特性和激光参数有关．假使初始为保证试验结果的准确．需对所用晶体进行特时材料的吸收元数分别为^和k．它们的变化规律别加工：为保证对晶体损伤的准确、及时的判断，须是对其6个面都抛光．为避免对垂直光轴的面抛光时lnKa=”lPI—Pl+InK。，(3)“掉肉”的现象，可将其设计为倾角是=125。斜inka=竹2P2一Pz+In(4)面，其尺寸可设计为14×14×14m．如图2所示．在此，我们作以下假

8、设(L)由于位错与晶体空间结构有关，同一晶体内两种不同的原始缺陷数^和k^是不同的；(2)无论作用的是连续激光还是脉冲激光，当材料最终破坏时它的最后缺陷数是相同的；(3)同一晶体分别在两种不同