[发明专利]KDP晶体高功率激光体损伤三维测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及KDP/DKDP晶体，是一种KDP/DKDP晶体高功率激光体损伤三维测量方法。

背景技术

在激光惯性约束核聚变大工程装置中，大尺寸磷酸二氢钾(PotassiumDihydrogen Phosphate，以下简称为KDP)晶体以及磷酸二氘钾(DeuteratedPotassium Dihydrogen Phosphate，简称为DKDP)晶体是目前国际上作为普克尔斯盒和倍频转换的唯一有效的高功率晶体材料。目前，KDP/DKDP晶体的激光损伤阈值远低于价键结构理论计算获得的理论激光损伤阈值，严重限制了激光输出的能流密度和晶体使用寿命，因此，KDP/DKDP晶体激光损伤阈值成为制约惯性约束核聚变发展和应用的瓶颈。KDP/DKDP的激光损伤阈值一直是激光惯性约束核聚变工程装置研制中关注的焦点之一。作为高功率激光系统中能量输出的关键的非线性晶体材料，到目前为止，高功率激光装置的总体设计方案因KDP/DKDP的激光损伤阈值较低而没有较大的改进和突破。如何将KDP/DKDP晶体的光损伤阈值提高到预期的高功率激光输出水平是国内外专家一直努力攻克的前沿性课题[请参阅文献1：F.Rainer，F.P.DeMarco，M.C.Staggs，M.R.Kozlowski，L.J.Atherton，and L.M.Sheehan，“A historical perspective on fifteen years of laser damage thresholds atLLNL”，Proc.SPIE 2114，pp.9-24，1994.]。提高KDP/DKDP光损伤阈值问题，首先要研究清楚KDP/DKDP晶体激光损伤的机理，因此国内外专家相继提出了多种探测激光损伤的研究手段。较为常用的是基于CCD(Charge-Coupled Device)探测的散射法，该方法主要用于对晶体中细微缺陷及光损伤中心的分布密度函数和外形轮廓有统计意义上的测量，能够反映激光损伤的宏观性能和光致吸收特性，是近年来美国能源部激光惯性约束核聚变工程装置研发中心(Lawrence Livermore NationalLaboratory，简称为LLNL)发展的较为成熟的体损伤检测手段，请参阅下列文献：

文献2：P.DeMange，R.A.Negres，C.W.Carr，H.B.Radousky，and S.G.Demos，“A new damage testing system for detailed evaluation of damagebehavior of bulk KDP and DKDP”，Proc.SPIE 5647，pp.343-353，2005.

文献3、P.DeMange，C.W.Carr，H.B.Radousky，and S.G.Demos，“Systemfor evaluation of laser-induced damage performance of optical materials forlarge aperture lasers”，Rev.Sci.Instrum.，Vol.75，pp.3298-3301，2004.

文献4、P.DeMange，C.W.Carr，H.B.Radousky，and S.G.Demos，“Microscopic characterization of laser-induced damage performance oflarge-size KDP and DKDP nonlinear crystals，”Proc.SPIE 5647，pp.343-353，2005.

文献5、P.DeMange，R.A.Negres，A.M.Rubenchik，H.B.Radousky，M.D.Feit，and S.G.Demos，“Understanding and predicting the damageperformance of KDxH2-xPO4 crystals under simultaneous exposure to 532-and355-nm pulses”，Appl.Phys.Lett.，89，181922，2006.]。

其它检测方法，如显微镜相衬法、扫描电镜观察法和等离子体闪光法等等也作为有效和补充方法从多种角度考察晶体激光损伤的特征。上述散射测量的方法只能从两个角度描述有关光损伤的特性：

(1)统计意义上的密度分布函数；

(2)数十微米量级的光损伤二维轮廓。