上海光机所在低色散镜宽光谱损伤机制研究方面取得新进展

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在低色散镜宽光谱损伤机制研究中取得新进展。相关研究成果以“Ultra-broad-spectrum laser-pulse damage of low-dispersion mirrors”为题，发表在Optical Materials上。

光参量啁啾脉冲放大技术被认为是实现百拍瓦甚至艾瓦超强超短激光最有前景的方案，低色散镜则是超强超短激光系统中用于方向控制以及能量传输的关键元件，然而，其在宽光谱200nm激光作用下损伤研究鲜有报道、损伤机制仍不明确，限制了宽波段低色散镜损伤性能的提升。

研究团队基于上海极端光装置前端光参量啁啾脉冲放大系统搭建了200nm宽光谱纳秒和飞秒损伤测试平台，系统性地验证了宽带低色散镜在宽光谱纳秒、飞秒脉冲激光作用下的损伤特性。由于时空啁啾的存在，宽光谱纳秒损伤表现出高度的确定性；检验了常规保护层技术的保护作用仅限于中心波段，而反射带边缘分量会引起电场增强，保护层能否提升阈值取决于电场保护与电场增强两种作用的竞争关系；此外发现了膜层材料之间的热力学匹配是进一步提升阈值的关键。针对宽光谱的飞秒脉冲损伤，构建了包含光谱宽度信息的综合电场表达式，获得不同光谱带宽下超快激光薄膜损伤特性，建立了光谱带宽与薄膜损伤阈值的对应关系，为宽波段低色散镜损伤性能提升提供了理论支撑。宽光谱损伤机制研究将为宽波段低色散镜损伤性能提升提供了理论支撑，为进一步提高宽带低色散镜损伤阈值奠定基础。

图1.宽光谱损伤测试平台示意图

图2.宽带色散镜损伤形貌

相关工作得到了中意政府间国际科技创新合作重点项目、国家自然科学基金委、中国科学院青年创新促进会、博士后科学基金等支持。

相关链接：https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113763