《非線性晶體高功率紫外損傷機理與抗損傷技術探究》是依託清華大學，由柳強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非線性晶體高功率紫外損傷機理與抗損傷技術探究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：柳強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非線性晶體（LBO）高功率條件下紫外損傷問題是紫外雷射器產業化的技術瓶頸，傳統的辦法是通過換點或者布儒斯特角輸出不鍍膜方式提高紫外雷射器壽命，帶來的問題是紫外雷射功率在下降的過程中，光束質量也不斷惡化，這對高精度微納加工而言是致命的，因此研究非線性晶體高功率條件下紫外損傷機理，找到避免損傷的新方法，提高單點壽命是高功率紫外雷射器的核心問題。本項目提出了通過Mie散射理論分析非線性晶體表面殘留、微缺陷以及亞表面損傷等因素導致的電場增強效應，進而研究在高功率條件下引起非線性晶體表面損傷的機理，提出超平滑表面加工和殘留去除等是提高非線性晶體表面抗損傷的重要手段，建立非線性晶體表面特徵參數與紫外雷射器壽命的定量關係，對於給定功率條件下的壽命指標給出非線性晶體表面加工要求，突破影響紫外雷射器壽命的技術瓶頸。對於推進紫外雷射器產業化具有重要的理論研究意義和實際套用價值。
結題摘要
高功率紫外固體雷射器長時間工作穩定性問題是制約其發展和套用的重大瓶頸。本項目正是圍繞解決這一核心問題而展開。首先，基於Mie散射理論模型，分析了拋光層殘留顆粒對入射電場的增強效應，建立了分析吸收核心非穩態傳熱狀況的微分方程，並對電場增強效應和引起的溫度變化進行了仿真計算，得出了對於研究LBO晶體的表面損傷非常有意義的研究結果；其次，基於化學機械拋光技術，研究了LBO晶體超精密的拋光加工工藝，採用納米SiO2拋光液和碳納米金剛石拋光液在LBO晶體表面獲得了超光滑表面RMS約0.5nm，顯著減少了拋光層中殘留的CeO2、SiO2等吸收核心。最後，搭建了LBO晶體損傷測試實驗裝置，研究了LBO晶體輸出端面在高功率三倍頻照射過程中的損傷問題，發現了Si元素的顯著沉積，根據XPS實驗探測到的結合能位於102.9 eV的Si (2p)峰，推斷該元素以SiOxCy化合物形態存在，為解釋LBO晶體在遠低於損傷閾值的長時間紫外照射過程中的損傷問題提供了有力的依據。 本項目在執行過程中，在國內外重要光學期刊上已發表SCI收錄論文10篇，獲得授權發明專利2項，研究成果作為主要內容獲得教育部自然科學獎二等獎1項，培養了3名博士研究生。
