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《曲阜师范大学》 2010年
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飞秒激光对双折射晶体损伤机制的研究

牛明生  
【摘要】: 双折射晶体以其良好的光学、热学性能、化学稳定性以及抗机械拉力和压力,在物理、化学、激光技术、信息处理系统和生物技术等研究领域具有广泛的用途。传统的双折射率晶体器件在低能量密度光学系统中可以满足研究的需要。但是,随着激光技术的发展,高能量激光系统的问世,特别是飞秒激光的出现,对以双折射率晶体为原料的器件损伤越来越不容忽视,提高以双折射晶体为原材料的器件的损伤阈值,在高能量激光系统中的应用愈发显得意义重大。 近年来随着研究激光对光学材料损伤研究的进展,对晶体损伤的情况也多种多样。从损伤的机理来看主要有:1晶体在加工过程中,由于抛光或裸露时间过长,引起的晶体表面的凹坑、划痕、杂质以及晶体内的各种缺陷和杂质等所引起的热破坏;2多光子吸收电离破坏;3晶体表面所受光压造成的破坏;4晶体材料的雪崩击穿破坏;5强激光非线性效应自聚焦破坏;6布里渊散射激发出超声波引起的破坏。其中机理2和3是很难在实验中将他们分离开的,所以本文把二者结合起来进行探讨。 根据晶体的光轴数可将双折射晶体分为单轴晶和双轴晶,根据光在晶体中传播的速度的大小比较又分为正晶体和负晶体。不同性质的晶体搭配可制造许出多种类的器件,并且在未来的激光技术发展中有广阔的应用前景。为满足技术发展的需求,材料对抗损伤性能研究越来越受到人们的重视,最近几年来也获得了可喜的成绩,如对薄膜、光子晶体的损伤等研究较为深入。但对传统的材料冰洲石、石英和云母等的损伤形貌和机理还鲜有报道。因此,传统双折射晶体损伤形貌和机理的研究对提高晶体的损伤阈值和晶体光学元件设计有非常重要的实际意义。 论文内容有以下几部分组成: 第一章为绪论部分,主要介绍了目前国内外对光学材料损伤的研究现状,介绍了课题的来源,并对课题研究的必要性做了简要的阐述。 第二章对晶体激光破坏常见的种类从破坏激机理的角度做了介绍,对影响晶体激光破坏的各种可能的因素做了详细的论述。 第三章从基本的理论出发,讨论了晶体损伤常用的实验装置系统。从理论方面,对晶体常用的损伤方法和检测方法做了比较详细的论述,对引起损伤和分析过程中出现的不确定因素做了仔细的分析。 第四章主要介绍了飞秒激光器的结构及工作原理,总体介绍了飞秒激光对光学材料破坏的研究现状,以及飞秒激光在微加工方面的应用。 第五章作为重点部分,根据在不同能量下对晶体进行损伤的实验,从两个方面对晶体损伤形貌的形状,实验过程中的出现的现象,以及破坏机理做了比较详尽的论述。最后能够得出了理论与实验相符合的结论。本文的主要创新点是: 1分析了引起晶体损伤的内在因素,从飞秒激光束的能量分布的不均匀性出发,分析了晶体损伤形貌的特点,对实验中出现的现象做了详尽的理论描述,这对传统的双折射晶体在强激光系统中的应用具有指导和借鉴意义。 2对自聚焦损伤和多电子吸收电离破坏模型下的分析,为光学材料在不同能量下损伤确定相应的破坏机理提供了理论参考。
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN249;O734

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