[发明专利]基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法及损伤测试系统

说明书

本发明涉及一种基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法及损伤测试系统。通过对脉冲序列进行时域整形，改变脉冲序列时域包络形状，可以实现对光学元件损伤特性的调控。基于脉冲序列的元件损伤测试系统可以输出子脉冲能量比、间隔、数目、偏振均可独立调节的脉冲序列，可以满足不同种类脉冲序列的激光损伤特性调控及损伤测试条件，为探究元件损伤机理和提高元件损伤性能提供实验平台。

技术领域

本发明涉及对损伤特性的调控和光学检测领域，特别涉及一种基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法及损伤测试系统。

背景技术

光学元件的激光损伤是限制大功率激光器件输出能力的瓶颈问题。对光学元件的损伤测试以及损伤机理的研究是增强元件损伤机理认知的重要过程，实现对损伤阈值和损伤点形貌等特性的调控是提升元件性能的重要目的。

激光诱致损伤与激光脉冲作用时间、功率密度和能量密度(即通量)密切相关，所以激光脉冲时域特性(例如脉宽和形状)对损伤阈值和损伤形貌等特性产生重要影响。首先，对于大多数光学元件，损伤阈值通量和脉冲宽度符合幂指数关系。第二，不同形状的激光脉冲会引起不同的损伤效应，相同脉宽的高斯脉冲和平顶脉冲引起的损伤阈值和损伤坑密度会有差异。第三，脉冲整形或脉宽优化的低通量激光与缺陷相互作用，有效抑制缺陷引起的损伤，从而提高损伤阈值，即激光预处理效果。第四，延时可调的双脉冲也可看作是时域整形的另一种方式，通过调节泵浦-探针两子脉冲的时间间隔，在3.3-1000ps延迟时间范围内观察到了不同的损伤阈值和形貌。

尽管现有脉冲时域整形用不同方式进行损伤特性的对比和研究，但未曾出现使用脉冲序列的时域整形的方式进行元件的损伤特性调控和激光损伤测试。脉冲序列可以对激光脉冲的能量密度和功率密度进行调控，实现对电子动力学过程和热效应的精确控制。本发明中，通过脉冲序列时域整形，实现对光学元件损伤特性的调控；基于脉冲序列的元件损伤特性调控系统可以满足不同种类脉冲序列的激光损伤调控及测试条件，为探究元件损伤机理和提高元件损伤性能提供实验平台。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法及损伤测试系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，对脉冲序列进行时域整形，通过改变子脉冲的能量比、数量、间隔和/或偏振，控制脉冲序列的包络形状和偏振状态；

然后，将时域整形后的脉冲序列聚焦到待测样品表面；

最后，调节脉冲序列总能量，对待测样品进行辐照，得到对应的损伤特性。

优选的，控制脉冲序列的包络形状，具体方法如下：

1)当调节脉冲序列包络为子脉冲能量比随时间递增的形状时，起到激光调节的作用，样品损伤点密度会逐渐减小，深度会逐渐减小；

2)当调节脉冲序列包络为子脉冲能量比随时间递减的形状时，样品损伤点密度会逐渐增大，深度会逐渐增大；

优选的，所述的基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法，子脉冲数目不做限定，子脉冲数目越多，序列脉冲越接近于其包络脉冲。

优选的，所述的基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法，子脉冲宽度τ_p为10fs-10ns量级。

优选的，所述的基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法，脉冲时间间隔Δτ为ps-ns量级。

优选的，所述的基于脉冲序列的元件损伤特性调控方法，样品为KDP类晶体或者熔石英类材料。