近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在低色散鏡寬光譜損傷機(jī)制研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Ultra-broad-spectrum laser-pulse damage of low-dispersion mirrors”為題，發(fā)表在Optical Materials上。

光參量啁啾脈沖放大技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)百拍瓦甚至艾瓦超強(qiáng)超短激光最有前景的方案，低色散鏡則是超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)中用于方向控制以及能量傳輸?shù)年P(guān)鍵元件，然而，其在寬光譜200nm激光作用下?lián)p傷研究鮮有報(bào)道、損傷機(jī)制仍不明確，限制了寬波段低色散鏡損傷性能的提升。

研究團(tuán)隊(duì)基于上海極端光裝置前端光參量啁啾脈沖放大系統(tǒng)搭建了200nm寬光譜納秒和飛秒損傷測(cè)試平臺(tái)，系統(tǒng)性地驗(yàn)證了寬帶低色散鏡在寬光譜納秒、飛秒脈沖激光作用下的損傷特性。由于時(shí)空啁啾的存在，寬光譜納秒損傷表現(xiàn)出高度的確定性；檢驗(yàn)了常規(guī)保護(hù)層技術(shù)的保護(hù)作用僅限于中心波段，而反射帶邊緣分量會(huì)引起電場(chǎng)增強(qiáng)，保護(hù)層能否提升閾值取決于電場(chǎng)保護(hù)與電場(chǎng)增強(qiáng)兩種作用的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；此外發(fā)現(xiàn)了膜層材料之間的熱力學(xué)匹配是進(jìn)一步提升閾值的關(guān)鍵。針對(duì)寬光譜的飛秒脈沖損傷，構(gòu)建了包含光譜寬度信息的綜合電場(chǎng)表達(dá)式，獲得不同光譜帶寬下超快激光薄膜損傷特性，建立了光譜帶寬與薄膜損傷閾值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為寬波段低色散鏡損傷性能提升提供了理論支撐。寬光譜損傷機(jī)制研究將為寬波段低色散鏡損傷性能提升提供了理論支撐，為進(jìn)一步提高寬帶低色散鏡損傷閾值奠定基礎(chǔ)。

圖1.寬光譜損傷測(cè)試平臺(tái)示意圖

圖2.寬帶色散鏡損傷形貌

相關(guān)工作得到了中意政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、博士后科學(xué)基金等支持。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113763