光学薄膜激光诱导损伤机理研究(英文)

基于电子密度演化模型,借助数值方法,研究了飞秒激光作用下光学薄膜内的电子密度演化过程,讨论了初始电子密度Ni和激光脉冲宽度τ对光学薄膜激光损伤阈值Fth的影响,分析了激光诱导薄膜损伤过程中MPI和AI的性质和作用.研究结果表明,对应于一定的脉宽,存在一个临界初始电子密度,当Ni低于这一临界密度时,Fth不受Ni影响;当Ni高于临界密度时,Fth随Ni增加而降低.临界初始电子密度随着脉宽的减小而增加。对于FS和BBS介质薄膜,Fth随脉宽的增加而升高。初始电子密度Ni对BBS中的MPI和AI基本没有影响;同样Ni对FS中的AI基本不产生影响,但当Ni>1011cm-3时,FS中MPI电子密度随Ni增加而降低.在所研究的脉宽范围τ∈[0.01,5]ps,AI是FS介质激光诱导损伤的主要机制.而对于BBS,当脉宽τ∈[0.03,5]ps,AI是激光诱导损伤的主要机制;当脉宽τ∈[0.01,0.03]ps,MPI在激光诱导损伤中占主导地位.

短脉冲激光辐照下熔融石英薄膜的损伤机理

激光诱导薄膜损伤过程中,雪崩离化(AI)和多光子离化(MPI)的性质和作用到目前仍然存在争议。基于STUART等人的电子密度演化方程,运用数值模拟方法,研究了脉宽为τ∈[0.01,5]ps范围内单脉冲激光作用下熔融石英薄膜中电子密度演化过程;讨论了初始电子密度、激光脉冲宽度对阈值功率密度和阈值能量的影响;分析了初始电子密度、激光脉冲宽度对多光子离化及雪崩离化的影响。研究结果表明,在所研究的脉宽范围内,对于熔融石英光学薄膜、飞秒激光诱导损伤以雪崩离化为主导,多光子离化的影响随着脉宽的降低而增强,雪崩离化所需种子电子主要来源于多光子离化。