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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