2012年上海光机所激光损伤阈值水平

        9月23日至26日，在2012年高功率激光光学材料年会（SPIE 2012 Laser Damage---XLIV Anuual Symposium on Optical Materials for High-Power Lasers）组织的全球偏振膜激光损伤阈值水平竞赛中，由中科院强激光材料重点实验室研制的多层介质偏振膜样品的损伤阈值获得最佳结果。这是自2008年该会议组织薄膜激光损伤阈值竞赛至今，国内参赛的多层介质薄膜样品首次取得国际比赛第一名的佳绩，也是上海光机所2010年化学膜获得最佳结果后再次夺冠。

　　一年一度的SPIE激光损伤国际会议在美国Boulder举办，至今已有40余年的历史，代表着光学材料激光损伤研究领域的国际最高水平。本次薄膜竞赛的主题是布鲁斯特角基频偏振膜，对膜层的光谱性能要求为：p分量偏振光透射率大于95%、s分量偏振光反射率大于99%，入射角度为56.4°，使用波长为1064nm。共有来自中国、美国、德国、瑞士、英国、日本等6个国家的17家单位参赛，包括美国桑迪亚国家实验室、德国汉诺威激光中心、CVI Melles Griot、肖特公司、长春光机所、同济大学、欧唐科技公司和四川科奥达技术有限公司等多家国内外研究机构或公司。阈值指标评定采用双盲办法，测试激光参数如下：波长1064nm、脉宽10ns、偏振分量为p分量、入射角度56.4°。

　　阈值测试结果表明上海光机所的偏振膜在激光能量密度低于34.5J/cm2时，膜层没有任何损伤；根据损伤几率的概率拟合曲线，最终确定样品损伤阈值为29.8J/cm2。

　　众所周知，偏振薄膜元件用作高功率激光系统中的光开关或隔离元件，是必不可少的元件，其性能对整个高功率激光系统有着至关重要的影响，应同时具有优良的光谱性能和高的激光损伤阈值。然而，与一般反射膜相比，由于偏振膜膜层较厚，其激光损伤阈值总体偏低，尤其是对于p分量偏振光，由于要求高透射率，整个膜层以及基底表面的缺陷都会影响p分量偏振光的激光损伤阈值。

　　中科院强激光材料重点实验室一直致力于高功率激光介质薄膜的研制，在国家高技术863计划和相关重大专项的支持下，历史上为神光系列高功率激光装置提供了大量主要的高损伤阈值激光薄膜，满足了国家战略需求。近年来，实验室通过从理论设计到薄膜制备全环节的大量深入细致的科研工作，大幅度提高了各类介质膜的光谱性能和激光损伤阈值。自2008年开始，该实验室参加的历次竞赛，所获结果一直处于国际先进水平。如2009年进行了飞秒激光损伤竞赛评比，该实验室提供的样品达到0.8J/cm2（800nm，180fs，1kHz），代表着飞秒激光损伤阈值的最高水平之一。本次激光损伤国际会议的竞赛结果，标志着我国介质膜的科研水平已达到国际领先水平。

　　

　　图1 标注五角星的结果为上海光机所的参赛样品

　　

　　图2 所示为参赛样品的损伤阈值测试结果