一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113866166A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111004121.X(22)申请日2021.08.30(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人赵元安李婷连亚飞邵建达朱翔宇胡晨璐(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.G01N21/88(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法(57)摘要本发明提供了一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法，用于进一步优化激光预处理效果、以获得最大的激光损伤阈值提升。该时间整形脉冲在时域上为慢升快降的非对称脉冲。与现有高斯脉冲激光预处理相比，本发明能够进一步提升目标光学元件的抗激光损伤性能。CN113866166ACN113866166A权利要求书1/1页1.一种用于提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲，其特征在于，所述时间整形脉冲由含有任意波形发生器的激光产生装置发出的非对称脉冲，且在时域上呈慢升快降形状，在时域范围内脉冲前沿和后沿脉宽比值τ前/τ后≥2，脉冲最大强度与同脉宽高斯型脉冲相同。2.一种提升光学元件激光损伤阈值的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：①在激光产生装置中预设权利要求1所述的时间整形脉冲；②利用预设的时间整形脉冲对目标光学元件进行一系列损伤测试，以获得在该时间整形脉冲下目标光学元件的损伤特性；③选择相同激光能量密度下造成损伤程度最小的时间整形脉冲作为最佳预处理脉冲，并确定所选时间整形脉冲在激光预处理工序中的初始能量梯度、能量递增梯度和最大能量梯度；④对目标光学元件进行激光预处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤②中所述损伤测试包括R‑on‑1损伤测试和损伤点微观形貌表征。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述R‑on‑1损伤测试损伤用于得到目标光学元件在预设时间整形脉冲作用下的损伤概率曲线P(F)。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述损伤点微观形貌表征用于得到目标光学元件在预设时间整形脉冲作用下的损伤点尺寸分布和形态特征。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述损伤点微观形貌表征是采用光学显微镜、扫描电子显微镜或原子力显微镜测试，具体根据目标光学元件损伤点特征确定。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤③中所述的初始能量梯度、能量递增梯度和最大能量梯度由所述最佳预处理脉冲作用下目标光学元件的损伤概率曲线P(F)决定。2CN113866166A说明书1/4页一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法技术领域[0001]本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法。背景技术[0002]几十年间，尽管光学材料的抗激光损伤性能已取得了长足进步，但人们仍不断地对激光驱动系统的输出通量提出更高要求。因此，光学元件的激光诱导损伤问题依旧是制约高功率激光装置稳定运行及持续发展的一大瓶颈。[0003]激光预处理作为一种提高光学元件抗激光损伤性能的后处理技术，已经得到了广泛的应用。在光学元件投入使用之前，该技术采用低于材料损伤阈值的激光通量对光学元件进行辐照，从而使光学元件的损伤阈值得到提高。从实现方式上，激光预处理技术可分为在线预处理和离线预处理，前者是利用大型高功率激光装置自身的大口径激光光束对光学元件进行能量逐步递增的辐照，从而达到预处理效果；而离线预处理通常是利用小口径光束商用激光器，通过扫描拼接的方式对大口径光学元件进行辐照，处理完成后再将元件放置在大型激光装置上使用。相比较于前者，学术界对离线预处理技术的研究较多，包括激光辐照能量、波长以及脉宽等激光脉冲参数对预处理效果的影响规律。[0004]而经过多年的研究摸索，目前工程上多采用同波长、脉宽等于或低于光学元件应用激光的高斯/圆平顶脉冲，通过逐步抬升扫描激光能量的方式对目标元件进行激光预处理操作。尽管这些限定参数的激光脉冲使得光学元件的损伤阈值提高至2～3倍，远远超过其未处理阈值。但对于长时间暴露在高功率强激光下的一些光学元件(如KDP/DKDP光倍频元件等)来说，还未能满足其应用要求。因此，亟需探索新的预处理激光参数来更进一步提升激光预处理效果。发明内容[0005]鉴于此，本发明的目的是提供一种提升光学元件激光损伤阈值的时间整形脉冲及其选择方法，用于进一步优化激光预处理效果、以获得最大的激光损伤阈值提升。[0006]本发明的技术解决方案如下：[0007]一方面，本发明提供一种用于提升光学元件激光损伤阈值