《KDP/DKDP晶體高功率雷射體損傷三維檢測新技術》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由張艷麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：KDP/DKDP晶體高功率雷射體損傷三維檢測新技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張艷麗
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
制約高功率雷射系統最高能量輸出能力的核心問題是KDP/DKDP的光損傷閾值，因此如何有效提高晶體的光損傷閾值成為國際上聚變級雷射驅動器研究的技術瓶頸。採用先進手段發展觀察KDP/DKDP晶體雷射損傷的微觀動態演化過程，弄清雷射損傷的真實機理，發展有效提高雷射損傷閾值的生長、加工和預處理技術途徑是國際上具有前沿性和突破性的研究方向。本項目密切結合KDP/DKDP晶體在高功率雷射系統中的三個實際邊界條件：（1）高功率雷射輻照；（2）基頻、倍頻和三倍頻多波長同時作用；（3）雷射損傷誘發體在晶體內的三維動態演化過程，提出了利用顯微數字全息干涉測量技術，對KDP/DKDP晶體進行透射層析掃描，三維再現多波長高功率雷射輻射條件下，晶體內部體損傷的精細結構。該體損傷的三維精細結構不但作為定性描述雷射損傷特性的重要參數，還將成為關聯光損傷巨觀特徵和微觀機制的。
結題摘要
本項目從KDP/DKDP晶體損傷測量新方法、晶體損傷檢測與機理分析，以及多波長下引起損傷的缺陷或瑕疵在高功率雷射非線性傳輸特性分析等幾個方面開展了深入研究，圍繞總體研究目標主要完成了以下幾個方面的工作：1.在KDP/DKDP晶體損傷三維測量方面，建立了光損傷數字全息干涉測量透射層析三維關鍵成像數值算法計算程式，貫通了圖像重構算法流程，並建立損傷信息測量的可視化界面，以及建立位相解包裹算法對測量位相進行重建；搭建了晶體損傷測量裝置，進行了KDP/DKDP晶體損傷測量的實驗，得到了晶體在損傷初期的位相特性變化特性，一定程度上得到了晶體損傷初期晶體由於熱效應導致結構上應力的改變，引起了晶體損傷閾值的下降的結果；同時利用球面波的全息干涉進行多層體內部位相測量，並進行了細絲的實驗測量，該方法可擴展套用於晶體損傷測量。同時採用球面波照明的方式發展了光學元件三維應力動態形貌測量新方法；與此同時，進一步發展了基於單光束位相測量的新方法，提出利用三強度方法及位相疊代算法對晶體的損傷初期位相特性(缺陷特性)進行測量，還利用共軛梯度最佳化算法實現相位反演重建。此項研究為KDP等光學元器件三維損傷的檢測和分析提供了有效手段。2.在損傷機理研究方面，深入研究了KDP/DKDP晶體在高能短脈衝作用下損傷機理，特別是多波長照射下晶體損傷特性，分析了納秒級高功率雷射輻照條件下晶體損傷中的熱傳遞模型；研究了多波長下的非線性傳輸過程及非線性成絲規律，並進行了初步理論分析。理論研究了在晶體損傷狀態下損傷機率分布函式，以及提出小口徑外推到大口徑的損傷物理模型；提出了利用寬頻非相干光源進行損傷檢測以及標定損傷閾值的新方法，更準確地評估了元件的損傷閾值。此項研究為高功率雷射系統負載能力提升提供了機理性認識。3.研究了在導致損傷的主要誘因-缺陷引起的高功率雷射光束非線性傳輸特性，得到了光場傳輸光強極值的演變規律，為深刻認識高功率雷射系統中損傷產生的非線性調製的物理起因奠定了堅實基礎，可為高功率雷射物理二維度的空間分布精細特徵提供方向性指導。 本項目實施期間，總計撰寫文章16篇，申請發明專利3項。培養研究生4名。
