纳秒激光和飞秒激光对透明电光陶瓷表面损伤研究-论文.pdf

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1、第4l卷第7期中国激光Vo1．4l，No．72014年7月CHINESEJ0URNALOFLASERSJuly，2014纳秒激光和飞秒激光对透明电光陶瓷表面损伤研究张学娇叶青瞿荣辉蔡海文／中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海201800、＼中国科学院大学，北京100049／摘要通过对纳秒和飞秒高功率激光脉冲辐照下透明电光陶瓷掺镧锆钛酸铅(PLZT)的表面损伤形貌和物理形态的分析，调整辐照脉冲能量在线观测表面损伤几率，研究了不同能量等级的纳秒和飞秒高功率高斯光束辐照同一电光陶瓷表面的激光损伤，测得纳秒激光损伤阈值

2、约为485Mw／cm。还分析了辐照损伤斑直径随辐照能量的变化，辐照损伤的损伤深度随损伤直径变化，以及材料中的缺陷引起的损伤形貌。对比分析了纳秒激光和飞秒激光辐照下PLZT电光陶瓷表面损伤形貌的不同，并给出了一些可能的理论解释。关键词材料；透明电光陶瓷；损伤阈值；损伤形貌中图分类号TN24文献标识码Adoi：10．3788／CJL201441．0706002ResearchonDamageonTransparentElectro-OpticCeramicSurfaceInducedbyNanosecondandFemtosecondPulsesZhan

3、gXuejiao'YeQingQuRonghuiCaiHaiwenShanghaiKeyLaboratoryofallSolid—StateLaserandAppliedTechniques，ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201800，ChinaUniversityofChineseAcademyofSciences，Bering100049，ChinaAbstractDamagemorphologiesonlanthanumdop

4、edleadzirconatetitanate(PLZT)surfaceinducedbynanosecondandfemtosecondpulsesirradiate．DifferentlevelsofthehighpowernanosecondandfemtosecondpulsesareirradiationonthesurfaceofPLZT，wherethepulsesarenearGaussianbeams．Thedamageprobabilityisobservedonlineandthesuitablepowersofthepulse

5、sareadjusted．ThenanosecondpulseinduceddamagethresholdofPLZTis485MW／cm．Thevariationsofthedamagespotdiametersversustheenergyirradiationareanalyzed．Thevariationofthedamagedepthversusthedamagediametersandthedamagemorphologyinducedinthedefectintheceramicarealsodetectedandrecorded．Th

6、edamagemorphologiesinducedbynanosecondandfemtosecondpulsesarealsocontrasted．Andsomepossibleexplanationsduetothedifferencearegiven．Keywordsmaterials；transparentelectro—opticceramic；damagethreshold；damagemorphologyOCIScodes160．2100；260．1180；260．57401引言Mw／cITI2)，但是容易潮解，使系统对周围的环境条件

7、要求较高。透明电光陶瓷掺镧钛酸铅(PLZT)和铌镁近年来，基于铌酸锂晶体的电光器件已经广泛地酸铅钛酸铅(PMNT)1]是另外一种选择，其电光系应用在工业技术中并取得了巨大的成功口，但铌酸锂数在室温下为铌酸锂的1O倍和近百倍，并且具有高晶体具有低一次电光系数、低激光损伤阈值和复杂的透射率(镀增透膜后每毫米的透射率大于95,o4)、宽的晶轴选择等特点心]，使它们不适合在高功率激光系统光谱响应特性(约400～10000nm)、快速响应时间中获得应用。磷酸二氢钾(KDP)晶体_3是一种理想(约100ns)在光通信领域已经得到了广泛的应用。的高功率激光系统的调

8、制器件，损伤阈值高(／b于600收稿日期2013—11—15：收到修改稿日期：2014—01—13基金项目国