Laser Induced Damage Mechanisms of Optical Coatings and laser conditioning

利用傅里叶模式法对高功率激光系统中有很大应用前景的一种新型光学薄膜元件－共振波导光栅滤光片的电场特性进行了研究，研究发现此类型器件的波导区域出现了明显的场增强；由于提供共振的相位匹配条件的不同，垂直入射共振的滤光片和斜入射共振的滤光片波导区域的场分布大大不同；波导区域的场增强受光栅介电常数调制的影响，介电常数调制越大场增强效应越小。 本文研究了连续波CO2激光对常用光学薄膜和基底材料的损伤特性，对CO2激光辐照光学材料的热过程进行了分析。通过计算热应力，发现材料的热膨胀系数和激光诱导的表面温升是决定材料是否破坏的关键因素。针对不同基底上光学薄膜的破坏特点，建立了较为符合实际情况的热模型。 在连续波CO2激光对常用光学薄膜和基底材料破坏研究的基础上，利用CO2激光对大口径光学薄膜进行了预处理工艺的探索，结合大量实验结果和理论研究分析了利用CO2激光不能大幅度改善光学薄膜损伤阈值的原因。 本文提出了纳秒激光作用下杂质吸收诱导的光学薄膜等离子体形成模型，该模型详细给出了在纳秒激光作用下由于杂质吸收诱导基质材料出现非线性吸收，从而引起吸收区域不断从杂质到基质材料发展的过程，在此基础上分析了等离子体爆炸产生冲击波对光学薄膜的破坏过程，实验验证了等离子体爆炸冲击波对光学薄膜破坏的合理性。 发展了纳秒激光作用下以热辐射模型为基础的光学薄膜破坏的热力学过程，此模型能很好的解释光学薄膜的平底坑破坏。We studied the near field distribution of the ded-mode resonance filter (GMRF), which is a new type of optical coating and has a bright prospective in the high power laser system. A remarkable electric feld enhancement in the region of the waveguide of the GMRF was found. it was shown that the GMRFs for normal incidence oblinque incidence exhibited different behaviors in their electric enhancement. efferences of the electric field distribution of the two GMRFs arised becaused of the different phase matching conditions. 1t is also shown that the order the electric field of maxirmun amplitude can be controlled by modulation of the dielectric constants of the grating