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一种用于比较不同测试程序以测量光学材料上激光诱导损伤概率和密度的强大工具

DOI：10.1063/1.5122274 期刊：Review of Scientific Instruments 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 纳秒量级光学元件抗激光损伤能力的测定基于统计测试与方法，因为元件的响应主要与光学元件中随机分布的缺陷存在相关，因而具有概率性本质。出于实际考虑，测试大多采用小尺寸光束（数十微米量级），从而能测定损伤概率并由此推导激光损伤阈值。然而该阈值与测试光束尺寸及测试流程采样方式高度相关。部分测量也采用大尺寸光束（数毫米量级）来测定损伤密度，但损伤概率与损伤密度之间的关系并非显而易见——其理论基础建立在难以验证的假设上，因为实验验证是在不同激光装置上进行的。为精确研究大小光束测试之间的关联性以及损伤概率与损伤密度的联系，必须在同一激光装置上进行测量。本文首次提出比较同一激光源采用大光束与小光束获得的测试结果：小光束是通过专门设计的相位物体从单一大光束中生成的。实验证实了两组测量所得激光损伤结果的一致性，这验证了所采用的假设及建立两种方法关联性的特定数学处理。最终也验证并强化了先前基于光栅扫描程序[Lamaignère等人，《科学仪器评论》78卷103105页(2007年)]发展的方法——该方法通过小尺寸光束扫描光学元件来测定损伤密度。这项基于相位物体的原创工作使得在大光束装置上复现小光束测试成为可能。小光束与大光束实验结果的对比最终确立了损伤概率与损伤密度之间的联系，同时也表明小光束测试能合理代表大光束测试。
作者： L. Lamaignère，M. Veinhard，C. Rouyer，S. Bouillet，F. Tournemenne，C. Bouyer，R. Parreault，R. Courchinoux，J. Y. Natoli
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究小光束与大光束测试光学元件抗激光损伤能力之间的相干性，并建立损伤概率与损伤密度之间的关联。

研究成果

该研究表明，采用小光束与大光束测试光学元件抗激光损伤能力时具有连贯性。验证了利用相位物体在大光束装置中复现小光束测试的可行性，并确立了损伤概率与损伤密度之间的明确关联。结果表明小光束测试能合理代表大光束测试，证实了针对两种测试流程所开发的方法及数据处理方案的有效性。

研究不足

该研究仅限于纳秒脉冲范围，重点关注光学元件的抗激光损伤能力。实验验证是在特定类型的光学元件（合成熔融石英窗口）上进行的，其结果可能无法直接适用于其他材料或脉冲范围。

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