近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所與武漢理工大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)及中國工程物理研究院激光聚變研究中心等單位開展合作，解析了皮秒激光作用下脈沖壓縮光柵多柵條連貫損傷的動(dòng)力學(xué)過程，為其皮秒抗激光損傷性能提升指明了方向。相關(guān)成果以“Multilayer dielectric grating pillar－removal damage induced by a picosecond laser ”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering。

脈沖壓縮光柵是皮秒高能拍瓦激光系統(tǒng)的核心光學(xué)元件，其損傷問題是制約激光系統(tǒng)極限輸出能力的關(guān)鍵瓶頸因素。厘清光柵元件的激光損傷動(dòng)力學(xué)過程是明確其損傷機(jī)理、提高其損傷閾值的關(guān)鍵途徑。

該研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)脈沖壓縮光柵在單個(gè)皮秒脈沖激光輻照下典型損傷特征的提取與關(guān)聯(lián)，并結(jié)合理論模擬證實(shí)了多柵條連貫損傷過程表現(xiàn)為：入射激光在光柵浮雕結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的場增強(qiáng)與其表面的淺層缺陷共同誘發(fā)柵條局部材料噴發(fā)，噴發(fā)物的沖擊壓力導(dǎo)致相鄰柵條斷裂。仿真模擬結(jié)果表明光柵局部材料電離后產(chǎn)生的噴發(fā)壓力使其相鄰柵條根部形成了應(yīng)力集中并足以造成損壞，這與實(shí)驗(yàn)中觀察到損傷特征相吻合。柵條內(nèi)部缺陷、強(qiáng)場及柵條強(qiáng)度共同影響光柵的皮秒激光損傷過程，這為脈沖壓縮光柵的皮秒抗激光損傷性能提升提供了指導(dǎo)方向。

該項(xiàng)研究得到了國家重大專項(xiàng)的支持。