第二屆“環(huán)太激光損傷——高功率激光光學(xué)材料”專題研討會由中科院上海光機(jī)所和SPIE共同主辦，中國光學(xué)學(xué)會和中國科學(xué)院協(xié)辦。主席由中科院上海光機(jī)所邵建達(dá)研究員，日本大阪大學(xué)Takahisa Jitsuno 教授和美國新墨西哥大學(xué)Wolfgang Rudolph教授共同擔(dān)任。

　　來自亞洲、北美、歐洲等地區(qū)11個國家的120余位專家出席了本屆會議，其中30余位專家來自境外。本屆會議共接受論文87篇，包括61篇口頭報告和26篇張貼報告。與第一屆會議的100余位參會人數(shù)和來自8個國家的20余位境外代表相比，本次會議均略有增長。會議圍繞紫外-紅外高功率激光損傷，激光切割和加工，缺陷、污染、拋光和表面損傷，表征技術(shù)和測量方法，高損傷閾值薄膜，非線性激光晶體，激光陶瓷，光學(xué)玻璃與光纖等8個議題展開。

　　一、非線性激光晶體

　　與激光切割和加工部分一樣，非線性激光晶體部分的口頭報告數(shù)量為9篇。涉及的內(nèi)容包括晶體生長技術(shù)、特征參數(shù)測量，以及晶體在激光裝置中的應(yīng)用。

　　中科院理化技術(shù)研究所的彭欽軍研究員在大會特邀報告中，介紹了KBBF族深紫外非線性光學(xué)晶體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。KBBF族非線性光學(xué)晶體是一種可直接倍頻到深紫外波段的非線性晶體，該晶體層狀習(xí)性嚴(yán)重、易解理。針對這一缺點(diǎn)，該項目組發(fā)明了一種棱鏡耦合技術(shù)(PCT)，無需對晶體進(jìn)行角度切割，只需在晶體表面實(shí)施超光滑拋光加工，就可制作成激光倍頻器件，解決了這類晶體的實(shí)用化問題。目前，基于KBBF-PCT器件所產(chǎn)生的深紫外激光源，已經(jīng)取得了四項世界紀(jì)錄，并研發(fā)了8臺前沿科學(xué)儀器裝置。利用這些儀器，成功觀察到超導(dǎo)體在超導(dǎo)態(tài)時的一系列新現(xiàn)象，為高溫超導(dǎo)體的機(jī)理研究提供了新的實(shí)驗證據(jù)。

　　中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的姚元根研究員在其邀請報告中介紹了大口徑、高質(zhì)量KDP/DKDP晶體的研究進(jìn)展。重點(diǎn)介紹的原材料的提純技術(shù)，已能將雜質(zhì)(鈉離子除外)含量控制在1 ppm以下。突破了大口徑KDP晶體的快速生長技術(shù)，研制出410mm×410mm口徑的Ⅰ類KDP晶體元件；利用降溫法，研制出430mm×430mm口徑的Ⅱ類DKDP晶體元件。

　　山東大學(xué)的于浩海博士在其邀請報告中介紹了石榴石無序結(jié)構(gòu)晶體的研究工作。結(jié)果表明與YAG晶體相比，石榴石晶體表現(xiàn)出優(yōu)異的性能；對于石榴石無序結(jié)構(gòu)晶體，由于結(jié)構(gòu)的無序特性，導(dǎo)致稀土離子周圍出現(xiàn)幾種晶體場，可導(dǎo)致所期望的吸收帶寬和發(fā)射帶寬的展寬，有望用于可調(diào)諧激光和超快激光。

　　意大利比薩大學(xué)的Mauro Tonelli教授在其邀請報告中報道了混合材料BaYLuF8(BYLF)，與BaY2F8(BYF)相比，Lu3+部分取代了Y3+。镥的加入提高了該材料的熱機(jī)械性能，使得該混合材料能夠向高功率應(yīng)用方向發(fā)展。利用BYLF：Tm3+ 12%的樣品，獲得了二極管泵浦的2微米連續(xù)激光發(fā)射。

　　Yajing Guo等報道了在測量ICF驅(qū)動器諧波轉(zhuǎn)換晶體中的橫向受激拉曼散射(TSRS)增益系數(shù)方面的工作。作者利用光柵的一級衍射，將TSRS輻射從瑞利輻射中分離出來；采用帶通濾波器和吸收陷阱，去除噪聲光，從而提升了TSRS的信噪比；通過分析泵浦信號和噪聲信號的延遲，從噪聲中能夠提取有效的TSRS脈沖，利用該信息計算KDP晶體的TSRS增益。

　　在高功率激光系統(tǒng)中，非線性晶體是實(shí)現(xiàn)倍頻激光的關(guān)鍵材料，相比于其他材料，激光對非線性晶體的損傷問題表現(xiàn)得更為突出。與熔石英玻璃這類光學(xué)元件損傷主要表現(xiàn)為表面或亞表面損傷不同，KDP/DKDP這類倍頻晶體材料的激光損傷目前卻首先表現(xiàn)為體損傷，這意味著非線性晶體從材料到結(jié)構(gòu)都需要開展深入的研究工作。

二、激光陶瓷

　　本屆會議中，激光陶瓷部分收到口頭報告6篇，其中邀請報告3篇。

　　法國里昂第一大學(xué)的Georges Boulon教授在其邀請報告中簡要介紹了從單晶到多晶陶瓷的發(fā)展歷程。與單晶陶瓷相比，透明多晶陶瓷具有很多優(yōu)勢：易于制造、大尺寸、良好的機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)均勻性，以及更高的生產(chǎn)率。重點(diǎn)介紹了他們在利用放電等離子燒結(jié)法制作的Nd3+離子摻雜氧化镥透明陶瓷方面的研究工作，以及對氧化物陶瓷中稀土離子分離方面的研究工作。

　　新加坡南陽理工大學(xué)的Hui Lin博士在其邀請報告中報道了Er：Y2O3、Nd：Y2O3和Yb：Lu2O3等激光陶瓷的制備工藝，制備了高度透明的Y2O3、Lu2O3陶瓷，并已經(jīng)通過Nd：Y2O3和Yb：Lu2O3激光陶瓷實(shí)現(xiàn)了激光振蕩。

　　Shengming Zhou報道了上海光機(jī)所在激光陶瓷方面的研究進(jìn)展。他們結(jié)合固相反應(yīng)和1500℃以上的真空燒結(jié)獲得了純鋱鋁石榴石(TAG)透明陶瓷。作者認(rèn)為這種透明TAG陶瓷的磁光材料特性優(yōu)于鋱鎵石榴石(TGG)，對高功率激光應(yīng)用而言，是一種很有前景的法拉第材料。

　　此外，YAG陶瓷和Cr：ZnSe/ZnS陶瓷方面的研究工作也有涉及。

　　激光陶瓷是一種很有潛力的激光工作物質(zhì)。與激光晶體相比，它容易實(shí)現(xiàn)更大的尺寸和更低的成本；與激光玻璃相比，它有更高的熱穩(wěn)定性和抗熱沖擊能力，可以用于高重頻激光的運(yùn)作。盡管目前尚處于研究開發(fā)階段，但是其潛力是非常值得期待的。

　　三、光學(xué)玻璃與光纖

　　在光學(xué)玻璃與光纖部分有3篇邀請報告。

　　法國里昂第一大學(xué)的Lebbou Kheirreddine博士在其邀請報告中介紹了單晶光纖的優(yōu)點(diǎn)、生長技術(shù)，以及單晶激光器的基本概念。作者采用微拉法生長了高質(zhì)量的Yb：YAG單晶光纖，并利用直接生長的摻鐿單晶光纖獲得了高功率的激光輸出。

　　北京工業(yè)大學(xué)的王璞教授在其邀請報告中報道了用于在中紅外非線性光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的摻銩高功率脈沖光纖激光器。重點(diǎn)介紹了SESAM被動鎖模和氧化石墨烯被動鎖模的摻銩光纖振蕩器、納秒脈沖摻銩光纖激光器和高功率摻銩光纖放大器方面的研究進(jìn)展。

　　上海光機(jī)所的張龍研究員在其邀請報告中介紹了其研究小組通過改變玻璃成分以匹配晶體的折射率，結(jié)合接近玻璃軟化溫度的熱處理與真空燒結(jié)技術(shù)，在微納復(fù)合材料的制備工藝方面開展的研究工作。微納復(fù)合材料具有比激光玻璃更高的發(fā)光效率、激光損傷閾值，以及更優(yōu)異的光譜性能；與激光晶體相比，微納復(fù)合材料更容易實(shí)現(xiàn)大尺寸元件的制作、易于獲得均勻的重?fù)诫s；與激光陶瓷相比，微納復(fù)合材料制作的復(fù)雜性更低。目前，該課題組已經(jīng)成功制備了Yb：FAP/FP和Yb：CaF2/FP微納復(fù)合材料，作者認(rèn)為，微納復(fù)合材料可能會滿足下一代ICF的要求。

　　激光玻璃是目前高功率激光系統(tǒng)的主要工作物質(zhì)，相應(yīng)的元件已經(jīng)在很多激光系統(tǒng)中成功運(yùn)行。目前，包括改進(jìn)熔煉工藝、提高材料性能和開發(fā)新型的激光玻璃等各方面的研究工作仍在深入進(jìn)行。在本議題中報道的微納復(fù)合玻璃研究很具特色，通過材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝的改變或革新，“熔煉”出兼有各種工作物質(zhì)優(yōu)良性質(zhì)的激光玻璃，可能是激光玻璃的研究方向之一?？?結(jié)#p#分頁標(biāo)題#e#

　　環(huán)太平洋地區(qū)是世界上高功率激光和高功率激光材料最重要的研究地域，包括美國、中國和日本在內(nèi)的幾個重要實(shí)驗室和研究基地，代表了當(dāng)代高功率激光的研究水平和發(fā)展方向。本專題會議雖然是地域性的，卻吸引了國際上其他地域的科學(xué)家前來參加會議，體現(xiàn)了會議的影響力。會議所報道的高水平的研究工作及其提出的議題，必然在高功率激光材料的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

　　隨著美國點(diǎn)火裝置及其他大型激光裝置的建成和運(yùn)行，驅(qū)動目標(biāo)必然對高功率激光裝置提出更新更高的要求。例如提高現(xiàn)有體系的效率、降低運(yùn)行成本問題；更高能量、更高通量密度和更高重頻激光系統(tǒng)的長時穩(wěn)定運(yùn)行問題等等，這些需求必將反饋到對激光材料的要求。這里有幾個問題是值得關(guān)注的：

　　首先是新型工作物質(zhì)和其他高功率激光材料的設(shè)計、研究和開發(fā)問題。在激光工作物質(zhì)方面，目前已經(jīng)啟動了激光陶瓷的研發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計研究。本屆會議中有多個報告表明不論是激光玻璃、激光晶體還是激光陶瓷都有向更高性能發(fā)展的空間，在確保各自優(yōu)勢的前提下變?nèi)鮿轂閮?yōu)勢也是重要的研究方向。在這方面，除了開展各類材料自身的研究工作之外，加強(qiáng)不同領(lǐng)域和不同類型材料之間的合作和交流也是非常重要的。

　　其次，更高的激光能量可以通過增加激光路數(shù)、擴(kuò)大輸出口徑以及提高單位面積上的輸出效率或通量密度來獲得。從高功率激光材料角度而言，涉及兩個方面的研究課題。其一，如何高效地制備更大尺寸的高性能、高均勻性的高功率激光材料和元件；其二，改進(jìn)材料性能、挑戰(zhàn)材料極限，研制出性能更好、損傷閾值更高的高功率激光材料和元件，用較小尺寸的材料實(shí)現(xiàn)更高通量、更高性能的激光輸出。

　　最后，對高功率激光材料和激光薄膜損傷機(jī)理的研究需要給予更多的關(guān)注。現(xiàn)有的機(jī)理研究基本還是定性的或者是半定量的，還只能用來解釋一些實(shí)驗現(xiàn)象或在一定范圍內(nèi)對現(xiàn)有材料做評價，不論從研究本身還是研究目的來看都是非常欠缺的。激光損傷機(jī)制的深入研究建立在激光與材料相互作用的基礎(chǔ)理論和對激光作用過程精密測試的基礎(chǔ)上，其核心目的是通過損傷機(jī)理的研究準(zhǔn)確地預(yù)測確定結(jié)構(gòu)的材料或元件的抗激光能力；更進(jìn)一步而言，能夠根據(jù)激光輸出水平來設(shè)計材料或器件，使之有效地滿足相應(yīng)的要求。