劃痕缺陷對熔融石英光誘導損傷特性的影響分析

劉婭麗 戚磊 鄭夢珂 張蓉竹

(四川大學電子信息學院, 成都 610065)

激光輻照光學材料時, 經后表面反射的部分光束與入射光束干涉, 在材料內部形成駐波場.若材料表面存在缺陷, 缺陷會對入射光進行調制, 導致材料內駐波場分布不再均勻, 局部區域光強增大.為分析光學材料的場損傷特性, 建立了一個劃痕缺陷影響下的光學材料損傷分析模型.從電子增值理論出發, 分析了劃痕數量及其所在位置對材料駐波場和損傷特性的影響, 并針對熔融石英材料進行了具體計算.結果表明, 在入射光場不變的前提下, 隨著劃痕數量增加, 對光場的調制作用增強, 材料內部駐波場的最大場強增大, 熔融石英損傷閾值降低.相對亞表面和后表面劃痕缺陷而言, 材料上表面的缺陷對光場具有最大的調制作用, 因此更容易導致材料損傷.

1 引 言

要想進一步提高激光輸出能量, 材料的抗損傷能力成為主要的瓶頸.深入了解光誘導材料損傷的物理機理, 探索提高材料抗損傷能力的方法, 對高功率激光系統的研究和發展具有重要意義.在材料損傷特性的研究過程中, Rubenchik等[1]發現熔融石英后表面的損傷幾率遠大于前表面.Ye等[2]分析了劃痕形狀和尺寸對材料損傷特性的影響, 結果表明, 后表面劃痕周圍的光場強度隨著劃痕尺寸的增大而增大, 三角形劃痕的光調制效應通常不如鋸齒形和拋物面劃痕明顯.程建和陳明君[3]測試了KDP的表面缺陷對材料的……