搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

355 nm纳秒紫外激光辐照下熔石英前后表面损伤的对比研究

刘红婕 周信达 黄进 王凤蕊 蒋晓东 黄竞 吴卫东 郑万国

引用本文:
Citation:

355 nm纳秒紫外激光辐照下熔石英前后表面损伤的对比研究

刘红婕, 周信达, 黄进, 王凤蕊, 蒋晓东, 黄竞, 吴卫东, 郑万国

Comparison of damage between front and rear surfaces under nanosecond 355nm laser irradiation on fused silica

Liu Hong-Jie, Zhou Xin-Da, Huang Jin, Wang Feng-Rui, Jiang Xiao-Dong, Huang Jing, Wu Wei-Dong, Zheng Wan-Guo
PDF
导出引用
  • 为了理解前后表面损伤不对称性的物理内涵, 利用阴影成像技术研究了纳秒紫外激光诱使熔石英光学元件表面损伤的时间分辨动力学过程.研究表明,纳秒紫外激光与熔石英作用过程中前后表面损伤的物理机理是完全不同的.前表面处空气中等离子体和冲击波较强, 等离子体的屏蔽作用抑制了余脉冲能量的沉积, 降低了元件损伤程度.而后表面处等离子体吸收激光能量膨胀, 对后表面冲击作用更为严重, 形成的等离子体电子密度可达到1023cm-3以上, 反射部分激光能量与入射的激光余脉冲干涉, 使得
    To investigate the physical mechanism which causes asymmetric damages in front and rear surfaces, time-resolved dynamics of the fused silica’s surface damage induced by the nanosecond ultraviolet laser is studied using shadow graphic technique. The results show that the damage mechanisms in front and rear surfaces under nanosecond laser interaction with fused silica are absolutely different. Although the plasma and the shock waves in air are relatively high, damage is reduced on the front surface because the plasma shielding limits energy deposition of the remnant pulse .While on the rear surface, two factors aggravate the damage, one comes from the impulsion of the plasma after its absorption of the laser energy, the other comes from the interference between the remnant pulse and the reflected pulse from the plasma. It is instructive to understand the damage mechanism.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2008AA8040508)和国家自然科学基金(批准号:20903083)资助的课题.
    [1]

    Moses E I, Campbell J H, Stolz C J, Wuest C R 2003 Proc. SPIE 5001 1

    [2]

    Moses E I 2004 Proc. SPIE 5341 13

    [3]

    André M L, Decroisette M 1998 Europhys. News 6 235

    [4]

    Peng H S, Zhang X M, Wei X F, Zheng W G, Jing F, Sui Z, Zhao Q, Fan D Y, Ling Z Q, Zhou J Q 2001 Proc. SPIE 4424 98

    [5]

    Xiao G Y, Fan D Y, Wang S J, Lin Z Q, Gu Y, Zhu J Q, Zhen Y X, Zhu J, Liu F Q, Chen S C, Chen Q H, Huang G L, Deng X M 1998 Proc. SPIE 3492 890

    [6]

    Han J H, Feng G Y, Yang L M, Zhang Q H, Xie X D, Zhu Q H, Zhou S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 5558 (in Chinese) [韩 敬华、冯国英、杨李茗、张秋慧、谢旭东、朱启华、周寿桓 2008 物理学报 57 5558] 〖7] Zhao X H, Gao Y, Xu M J, Duan W T, Yu H W 2008 Acta Phys. Sin. 57 5027 (in Chinese) [赵兴海、高 杨、徐美健、段文涛、於海武 2008 物理学报 57 5027]

    [7]

    Hunt J T 1999 UCRL-ID-138120-98 National Lgnition Facility Peformance Review,Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore USA

    [8]

    Hunt J T 2000 UCRL-ID-138120-99 National Lgnition Facility Peformance Review,Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore USA

    [9]

    Wang F R, Huang J, Liu H J, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D, Zheng W G 2010 Acta Phys. Sin. 59 5122 (in Chinese) [王凤蕊、黄 进、刘红婕、周信达、蒋晓东、吴卫东、郑万国 2010 物理学报 59 5122]

    [10]

    Zhao X H, Hu J P, Gao Y, Pan F, Ma P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3917 (in Chinese) [赵兴海、胡建平、高 杨、潘 峰、马 平 2010 物理学报 59 3917]

    [11]

    Liu H J, Huang J, Wang F R, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D 2010 Acta Phys. Sin. 59 1308 (in Chinese) [刘红婕、黄 进、王凤蕊、周信达、蒋晓东、吴卫东 2010 物理学报 59 1308]

    [12]

    Crisp M D, Boling N L, Dube G 1972 Appl. Phys. Lett. 21 364

    [13]

    Hu H F, Wang X L, Li Z L, Zhang N, Zhai H T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7662 (in Chinese) [胡浩丰、王晓雷、李智磊、张 楠、翟宏琛 2009 物理学报 58 7662]

    [14]

    Deng Y P, Jia T Q, Leng Y X, Lu H H, Li R X, Xu Z Z 2004 Acta Phys. Sin. 53 2216 (in Chinese) [邓蕴沛、贾天卿、冷雨欣、陆海鹤、李儒新、徐至展 2004 物理学报 53 2216]

    [15]

    Salleo A, Génin F Y, Feit M D, Rubenchik A M, Sands T, Mao S S, Russo R E 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2840

    [16]

    Salleo A, Sands T, Génin F Y 2000 Appl. Phys. A 71 601

    [17]

    Lu J, Ni X W, He A Z 1996 Laser and Material Interaction Physics (Beijing: China Machine Press) pp.146,194 (in Chinese) [陆 建、倪晓武、贺安之 1996 激光与材料相互作用物理学 (北京:机械工业出版社) 第146,194页]

    [18]

    Sun C W 2002 Laser Irradiation Effects (Beijing: National Defence Industry Press) p163 (in Chinese) [孙承伟 2002 激光辐照效应 (北京:国防工业出版社)第163页]

  • [1]

    Moses E I, Campbell J H, Stolz C J, Wuest C R 2003 Proc. SPIE 5001 1

    [2]

    Moses E I 2004 Proc. SPIE 5341 13

    [3]

    André M L, Decroisette M 1998 Europhys. News 6 235

    [4]

    Peng H S, Zhang X M, Wei X F, Zheng W G, Jing F, Sui Z, Zhao Q, Fan D Y, Ling Z Q, Zhou J Q 2001 Proc. SPIE 4424 98

    [5]

    Xiao G Y, Fan D Y, Wang S J, Lin Z Q, Gu Y, Zhu J Q, Zhen Y X, Zhu J, Liu F Q, Chen S C, Chen Q H, Huang G L, Deng X M 1998 Proc. SPIE 3492 890

    [6]

    Han J H, Feng G Y, Yang L M, Zhang Q H, Xie X D, Zhu Q H, Zhou S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 5558 (in Chinese) [韩 敬华、冯国英、杨李茗、张秋慧、谢旭东、朱启华、周寿桓 2008 物理学报 57 5558] 〖7] Zhao X H, Gao Y, Xu M J, Duan W T, Yu H W 2008 Acta Phys. Sin. 57 5027 (in Chinese) [赵兴海、高 杨、徐美健、段文涛、於海武 2008 物理学报 57 5027]

    [7]

    Hunt J T 1999 UCRL-ID-138120-98 National Lgnition Facility Peformance Review,Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore USA

    [8]

    Hunt J T 2000 UCRL-ID-138120-99 National Lgnition Facility Peformance Review,Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore USA

    [9]

    Wang F R, Huang J, Liu H J, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D, Zheng W G 2010 Acta Phys. Sin. 59 5122 (in Chinese) [王凤蕊、黄 进、刘红婕、周信达、蒋晓东、吴卫东、郑万国 2010 物理学报 59 5122]

    [10]

    Zhao X H, Hu J P, Gao Y, Pan F, Ma P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3917 (in Chinese) [赵兴海、胡建平、高 杨、潘 峰、马 平 2010 物理学报 59 3917]

    [11]

    Liu H J, Huang J, Wang F R, Zhou X D, Jiang X D, Wu W D 2010 Acta Phys. Sin. 59 1308 (in Chinese) [刘红婕、黄 进、王凤蕊、周信达、蒋晓东、吴卫东 2010 物理学报 59 1308]

    [12]

    Crisp M D, Boling N L, Dube G 1972 Appl. Phys. Lett. 21 364

    [13]

    Hu H F, Wang X L, Li Z L, Zhang N, Zhai H T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7662 (in Chinese) [胡浩丰、王晓雷、李智磊、张 楠、翟宏琛 2009 物理学报 58 7662]

    [14]

    Deng Y P, Jia T Q, Leng Y X, Lu H H, Li R X, Xu Z Z 2004 Acta Phys. Sin. 53 2216 (in Chinese) [邓蕴沛、贾天卿、冷雨欣、陆海鹤、李儒新、徐至展 2004 物理学报 53 2216]

    [15]

    Salleo A, Génin F Y, Feit M D, Rubenchik A M, Sands T, Mao S S, Russo R E 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2840

    [16]

    Salleo A, Sands T, Génin F Y 2000 Appl. Phys. A 71 601

    [17]

    Lu J, Ni X W, He A Z 1996 Laser and Material Interaction Physics (Beijing: China Machine Press) pp.146,194 (in Chinese) [陆 建、倪晓武、贺安之 1996 激光与材料相互作用物理学 (北京:机械工业出版社) 第146,194页]

    [18]

    Sun C W 2002 Laser Irradiation Effects (Beijing: National Defence Industry Press) p163 (in Chinese) [孙承伟 2002 激光辐照效应 (北京:国防工业出版社)第163页]

  • [1] 张学阳, 陈军, 胡望宇. 激光辐照下熔石英表面损伤的原子模拟. 物理学报, 2023, 72(15): 156201. doi: 10.7498/aps.72.20230606
    [2] 王琛, 安红海, 方智恒, 熊俊, 王伟, 孙今人. 软X射线激光背光阴影成像技术的空间分辨研究. 物理学报, 2018, 67(1): 015203. doi: 10.7498/aps.67.20171124
    [3] 张丽娟, 张传超, 陈静, 白阳, 蒋一岚, 蒋晓龙, 王海军, 栾晓雨, 袁晓东, 廖威. 激光诱导熔石英表面损伤修复中的气泡形成和控制研究. 物理学报, 2018, 67(1): 016103. doi: 10.7498/aps.67.20171839
    [4] 苏锐, 张红, 姜胜利, 陈军, 韩伟. 熔石英中过氧缺陷及中性氧空位缺陷的几何结构、电子结构和吸收光谱的准粒子计算. 物理学报, 2016, 65(2): 027801. doi: 10.7498/aps.65.027801
    [5] 白阳, 张丽娟, 廖威, 周海, 张传超, 陈静, 叶亚云, 蒋一岚, 王海军, 栾晓雨, 袁晓东, 郑万国. 熔石英损伤修复坑下游光场调制的数值模拟与实验研究. 物理学报, 2016, 65(2): 024205. doi: 10.7498/aps.65.024205
    [6] 韩伟, 冯斌, 郑奎兴, 朱启华, 郑万国, 巩马理. 高功率激光装置熔石英紫外损伤增长研究. 物理学报, 2016, 65(24): 246102. doi: 10.7498/aps.65.246102
    [7] 沈超, 程湘爱, 田野, 许中杰, 江天. 1064nm纳秒激光对熔石英元件后表面击穿的实验与数值研究. 物理学报, 2016, 65(15): 155201. doi: 10.7498/aps.65.155201
    [8] 蒋勇, 袁晓东, 王海军, 廖威, 刘春明, 向霞, 邱荣, 周强, 高翔, 杨永佳, 郑万国, 祖小涛, 苗心向. 退火对熔石英表面损伤修复点损伤增长的影响. 物理学报, 2016, 65(4): 044209. doi: 10.7498/aps.65.044209
    [9] 石彦立, 韩伟, 卢铁城, 陈军. 含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(8): 083101. doi: 10.7498/aps.63.083101
    [10] 钟勉, 杨亮, 任玮, 向霞, 刘翔, 练友运, 徐世珍, 郭德成, 郑万国, 袁晓东. 高功率脉冲电子束辐照SiO2的光学和激光损伤性能. 物理学报, 2014, 63(24): 246103. doi: 10.7498/aps.63.246103
    [11] 蒋勇, 贺少勃, 袁晓东, 王海军, 廖威, 吕海兵, 刘春明, 向霞, 邱荣, 杨永佳, 郑万国, 祖小涛. CO2激光光栅式扫描修复熔石英表面缺陷的实验研究与数值模拟. 物理学报, 2014, 63(6): 068105. doi: 10.7498/aps.63.068105
    [12] 刘春明, 杨亮, 晏中华, 蒋勇, 王海军, 廖威, 向霞, 贺少勃, 吕海兵, 袁晓东, 郑万国, 祖小涛. CO2激光局域辐照对熔石英损伤特性的影响. 物理学报, 2013, 62(9): 094701. doi: 10.7498/aps.62.094701
    [13] 李熙斌, 袁晓东, 贺少勃, 吕海兵, 王海军, 向霞, 郑万国. 激光钝化对熔石英修复后损伤性能影响的实验研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064401. doi: 10.7498/aps.61.064401
    [14] 章春来, 刘春明, 向霞, 王治国, 李莉, 袁晓东, 贺少勃, 祖小涛. 形状与位置对断点划痕场分布的影响研究. 物理学报, 2012, 61(16): 164207. doi: 10.7498/aps.61.164207
    [15] 章春来, 王治国, 向霞, 刘春明, 李莉, 袁晓东, 贺少勃, 祖小涛. 熔石英后表面坑点型划痕对光场调制的近场模拟. 物理学报, 2012, 61(11): 114210. doi: 10.7498/aps.61.114210
    [16] 章春来, 刘春明, 向霞, 戴威, 王治国, 李莉, 袁晓东, 贺少勃, 祖小涛. 裂纹或气泡对熔石英损伤修复坑场调制的近场模拟. 物理学报, 2012, 61(12): 124214. doi: 10.7498/aps.61.124214
    [17] 黄进, 蒋晓东, 刘红婕, 吕海兵, 王海军, 袁晓东, 郑万国. 真空环境中紫外脉冲激光对熔石英抗损伤能力的影响. 物理学报, 2010, 59(7): 4677-4681. doi: 10.7498/aps.59.4677
    [18] 王凤蕊, 黄进, 刘红婕, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东, 郑万国. 激光诱导HF酸刻蚀后熔石英后表面划痕的损伤行为研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5122-5127. doi: 10.7498/aps.59.5122
    [19] 刘红婕, 黄进, 王凤蕊, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东. 熔石英表面热致应力对激光损伤行为影响的研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1308-1313. doi: 10.7498/aps.59.1308
    [20] 汪 莎, 陈 军, 童立新, 高清松, 刘 崇, 唐 淳. 熔石英棒-光纤构成的新型复合相位共轭镜的实验和理论研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1719-1724. doi: 10.7498/aps.57.1719
计量
  • 文章访问数:  7511
  • PDF下载量:  2052
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-09
  • 修回日期:  2010-09-06
  • 刊出日期:  2011-03-05

/

返回文章
返回