近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機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力學(xué)過程是明確其損傷機理、提高其損傷閾值的關(guān)鍵途徑。

該研究中，研究團隊通過對脈沖壓縮光柵在單個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，這與實驗中觀察到損傷特征相吻合。柵條內(nèi)部缺陷、強場及柵條強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。

該項研究得到了國家重大專項的支持。