第1章 绪论 1
1.1 高功率固体激光装置发展概况及应用 1
1.1.1 概况 1
1.1.2 高能量长脉冲激光装置 2
1.1.3 高功率短脉冲激光装置 5
1.1.4 高功率固体激光装置的应用 6
1.1.5 未来高功率激光驱动器的发展趋势 13
1.2 激光器负载能力相关问题概述 13
1.2.1 高功率固体激光装置简述 13
1.2.2 高功率激光装置中的光学元件 15
1.2.3 高功率激光装置中的激光损伤问题 16
1.3 高功率激光装置负载能力研究现状 24
1.3.1 总述 24
1.3.2 国外高功率激光装置负载能力进展 26
1.3.3 NIF激光装置负载能力现状 29
1.4 本章小结 32
参考文献 32
第2章 负载能力定义和表征及损伤物理问题 37
2.1 高功率激光装置负载能力的定义与表征 37
2.1.1 负载能力的内涵 37
2.1.2 与负载能力有关的参数 38
2.2 损伤相关物理问题 40
2.3 激光损伤宏观特性的物理解释 43
2.3.1 光学元件的损伤引发及损伤阈值 43
2.3.2 激光损伤测试中的口径效应 48
2.3.3 损伤的增长问题 50
2.4 光学元件损伤特性参数获得与表征流程 61
2.5 本章小结 63
参考文献 64
第3章 绝缘材料强激光损伤的物理机制 65
3.1 固体电子与强激光相互作用的微观理论 65
3.1.1 带内散射 65
3.1.2 带间跃迁 75
3.2 绝缘材料损伤的物理模型 81
3.2.1 短脉冲激光损伤的物理模型 81
3.2.2 长脉冲激光损伤的物理模型 83
3.3 本章小结 86
参考文献 87
第4章 激光特性对装置负载能力的影响 88
4.1 概述 88
4.2 光束质量对装置负载能力的影响 88
4.2.1 光束填充因子与近场调制度 89
4.2.2 空间滤波与像传递 89
4.2.3 增益均匀性 90
4.2.4 近场空间整形 92
4.2.5 远场空间整形 99
4.3 激光参数对负载能力影响问题 101
4.3.1 激光波长的影响 101
4.3.2 激光脉冲形状和脉宽的影响 103
4.3.3 多脉冲激光影响 104
4.3.4 光斑面积影响 104
4.4 装置设计通量问题 105
4.4.1 装置输出能量与能流分布 105
4.4.2 B积分控制 106
4.5 非线性损伤问题 106
4.5.1 自聚焦效应 107
4.5.2 长程传输的受激转动拉曼散射 108
4.5.3 晶体中的横向受激拉曼散射 114
4.5.4 熔石英元件中的横向受激布里渊散射 117
4.6 杂散光控制问题 120
4.6.1 鬼光束控制 120
4.6.2 散射光控制 121
4.7 本章小结 123
参考文献 124
第5章 光学元件特性对装置负载能力的影响 126
5.1 光学元件缺陷诱导光场调制理论 126
5.1.1 三维时域有限差分方法介绍 126
5.1.2 体缺陷对激光场的调制的物理模型 134
5.1.3 表面缺陷对光场调制的物理模型 137
5.2 熔石英元件激光损伤特性 148
5.2.1 熔石英材料基本性质 148
5.2.2 熔石英的本征损伤 149
5.2.3 表面污染诱导损伤 151
5.2.4 加工缺陷诱导损伤 152
5.2.5 初始损伤与损伤增长规律 158
5.3 光学薄膜的激光损伤特性 161
5.3.1 光学薄膜的光学性质 162
5.3.2 光学薄膜激光损伤的因素 163
5.3.3 光学薄膜的激光损伤 164
5.4 倍频晶体的激光损伤特性 169
5.4.1 倍频晶体材料基本性质 169
5.4.2 倍频晶体激光损伤的基本特征 170
5.4.3 激光参数对晶体损伤特性的影响 170
5.4.4 KDP晶体损伤的原因 175
5.4.5 KDP晶体损伤阈值提升方法 176
5.5 钕玻璃的激光损伤特性 178
5.5.1 掺钕磷酸盐激光玻璃的应用及生产工艺 178
5.5.2 钕玻璃元件的激光损伤特性 180
5.6 元件应力对负载能力的影响规律 181
5.6.1 应力类型及检测技术 181
5.6.2 应力与负载能力的关系 182
5.6.3 应力控制技术 184
5.7 本章小结 185
参考文献 186
第6章 激光装置运行环境对负载能力的影响 190
6.1 概述 190
6.1.1 洁净度定义 190
6.1.2 高功率固体激光装置洁净度要求 192
6.2 颗粒污染对光学元件性能的影响 192
6.2.1 颗粒污染物的分类与分布 192
6.2.2 颗粒污染物对光学元件损伤的影响 195
6.3 分子态污染物对光学膜层性能的影响 199
6.3.1 分子态污染物的影响分析 199
6.3.2 分子态污染物对溶胶凝胶膜透射性能的影响 200
6.4 真空环境气氛与负载能力的关系 202
6.4.1 真空环境对负载能力的影响原因分析 202
6.4.2 不同真空度和环境气氛下石英元件的损伤性能 203
6.4.3 不同真空度和环境气氛下光学薄膜的损伤阈值 206
6.5 不同环境温度下熔石英的损伤特性 207
6.6 强辐射环境对装置负载能力的影响 209
6.7 本章小结 210
参考文献 211
第7章 先进处理技术对负载能力的影响 213
7.1 概述 213
7.2 传统加工技术简介 213
7.3 磁流变抛光技术 214
7.3.1 磁流变抛光技术简介 214
7.3.2 磁流变液 215
7.3.3 磁流变抛光技术的应用 215
7.3.4 磁流变抛光设备 216
7.4 化学刻蚀技术 216
7.5 离子束处理技术 218
7.5.1 离子束抛光 218
7.5.2 等离子体刻蚀 221
7.6 激光预处理技术 222
7.7 飞秒激光处理技术 224
7.8 微机械修复技术 225
7.9 本章小结 227
参考文献 228
第8章 CO2激光修复熔石英元件表面损伤 231
8.1 损伤修复的目的和基本原理 231
8.2 CO2激光修复熔石英元件的相关物理问题 233
8.2.1 CO2激光作用下熔石英的物性参数变化 233
8.2.2 CO2激光修复温度应力分布模型 237
8.2.3 残余应力控制方法和理论模型 250
8.3 国外CO2激光修复技术 253
8.3.1 CO2激光修复方式介绍 253
8.3.2 CO2激光修复中出现的问题及缓解途径 256
8.4 国内CO2激光修复技术 258
8.4.1 修复实验规律研究 259
8.4.2 修复应力控制及后处理技术 277
8.5 CO2激光单点修复技术的适用范围 284
8.5.1 对损伤点密度的要求 284
8.5.2 对损伤点位置及大小的要求 285
8.5.3 对修复点的要求 286
8.6 本章小结 287
参考文献 287
索引 291