Onlangs heeft een onderzoeksteam van de afdeling High Power Laser Element Technology and Engineering, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), nieuwe vooruitgang geboekt bij het evalueren van de prestaties tegen laserschade en de schademechanisme van 532 nm dunne-filmpolarisatoren met behulp van verschillende laserschadetestprotocollen. De resultaten werden gepubliceerd in Optical Materials onder de titel "Nanosecond laser damage of 532 nm thin film polarisatoren geëvalueerd door verschillende testprotocollen". Optische materialen.
Dunnefilmpolarisatoren spelen een belangrijke rol in lasersystemen met hoog vermogen omdat ze P-gepolariseerd licht doorlaten en S-gepolariseerd licht reflecteren. 1064 nm dunnefilmpolarisatoren worden vaak gebruikt als optische schakelaars en optische isolatoren in grote lasersystemen, zoals de Amerikaanse National Ignition Facility (NIF), het OMEGA EP-lasersysteem, de Laser Megajoule en het SG II-UP-apparaat. UP-apparaten. Met de ontwikkeling van kortegolflasers met hoog vermogen is er echter technologie voor het combineren van gepolariseerde bundels geïntroduceerd om het probleem op te lossen van de beperkte weerstand tegen laserschade van optische kortegolfelementen met dunne film, maar beoordeling van laserschade van tweede- en derde- harmonische polarisatoren zijn ook cruciaal.
Momenteel zijn de belangrijkste testprotocollen voor laserschade 1-on-1, S-on-1, Rasterscan, R-on-1 en N -1-on{ {7}} Het testen van laserschade omvat het toepassen van een enkele laserpuls op elk testpunt op het monster om de initiële schademorfologie van het optische element te bestuderen. Bij het testen van S-on-1 laserschade worden meerdere laserpulsen op hetzelfde testpunt toegepast om het cumulatieve effect en de levensduur van de optiek over een lange periode te evalueren. rasterscan Laserschadetesten scannen een gebied van 1 cm2 van het monster met dezelfde energiedichtheid en kunnen worden gebruikt om discrete defecten met lage dichtheid in de filmlaag te detecteren. Wanneer het testbare gebied van het monster beperkt is, kan de R-on-1 laserschadetest worden geselecteerd om de schadedrempel te bepalen, waarbij toenemende stappen van de laserenergiedichtheid worden gebruikt om hetzelfde testpunt te bestralen. Door het aantal stappen van de laserenergiedichtheid te verminderen, wordt de R-on-1-test vereenvoudigd tot een N-on-1-test. Het gebruik van verschillende testprotocollen voor laserschade kan helpen bronnen van schade aan optische componenten van dunne film bloot te leggen, potentiële mechanismen voor filmfalen te identificeren en verbeteringen aan te brengen in de voorbereidingsprocessen van optische dunne filmcomponenten.
Het team evalueerde de weerstand tegen laserschade van 532 nm dunne-filmpolarisatoren in verschillende polarisatietoestanden met behulp van 1-on-1, S-on-1 en Rasterscan laserschadetestprotocollen. De schadedrempel van dunne-filmpolarisatoren vervaardigd met behulp van elektronenbundelverdamping was aanzienlijk lager bij P-gepolariseerd licht dan bij S-licht. De 1-on-1 en S-on-1 nulkansschadedrempels van de 532 nm-polarisatoren liggen zeer dicht bij elkaar in P-gepolariseerd licht. De karakterisering van de schademorfologie laat zien dat de schade aan de monsters onder P-polarisatie voornamelijk bestaat uit kraters met een platte bodem, veroorzaakt door structurele defecten op het grensvlak tussen het substraat en de filmlaag en schaalachtige schade veroorzaakt door schade aan het oppervlak van gesmolten silica, en beide soorten schade zijn zeer stabiel. Onder S-gepolariseerd licht is de schadedrempel van S-on-1 lager dan die van 1-on-1 en treedt de invloed van een cumulatief effect op. De belangrijkste morfologie van de schade bestaat uit onvolledig uitgeworpen kraters met schade aan de knobbeltjes, en de schade veroorzaakt door absorptiedefecten wordt ook vertoond onder multi-puls laserbestraling. De nulschadedrempel van de Rasterscan is de laagste voor beide gepolariseerde lichten, wat aangeeft dat voor dunnefilmpolarisatoren de defectdichtheid en de kwaliteit van de filmlaag de belangrijkste beperkende factoren zijn die hun weerstand tegen laserschade beïnvloeden.
Deze studie werd ondersteund door het Foreign Cooperation Program van het International Cooperation Bureau van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Wetenschappelijke en Technologische Onderzoeksraad van Turkije.
Figuur 1. Vergelijking van laserschadedrempels en typische schademorfologie van 532 nm dunnefilmpolarisatoren
