近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室和山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，在ADP晶體缺陷誘導(dǎo)激光損傷行為機(jī)制方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《光學(xué)快報(bào)》（Optics Express）。

ADP（磷酸二氫銨，NH4H2PO4）晶體是一種性能優(yōu)越的非線性光學(xué)晶體材料，具有比KDP（磷酸二氫鉀，KH2PO4）晶體更大的有效非線性系數(shù)和短波長(zhǎng)下更高的激光誘導(dǎo)損傷閾值，能夠?qū)崿F(xiàn)室溫下的非臨界相位匹配四倍頻輸出，為慣性約束聚變研究提供一種潛在的四倍頻輸出打靶材料。在短波長(zhǎng)和高功率等極端條件應(yīng)用環(huán)境下，ADP晶體的抗激光誘導(dǎo)損傷特性的研究尤為重要。

研究團(tuán)隊(duì)分別采用Z向籽晶及定向籽晶快速生長(zhǎng)法成功生長(zhǎng)出了中等口徑ADP單晶，如圖1所示。通過對(duì)比研究355nm激光輻照下不同生長(zhǎng)方式的ADP晶體的激光誘導(dǎo)損傷特性發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)法生長(zhǎng)晶體的質(zhì)量明顯優(yōu)于點(diǎn)籽晶快速生長(zhǎng)晶體的質(zhì)量；點(diǎn)籽晶快速生長(zhǎng)晶體存在明顯的錐、柱界面質(zhì)量差異的問題；研究表明，ADP晶體中存在三種類型的激光誘導(dǎo)損傷“前驅(qū)體”，按照損傷閾值區(qū)分其誘導(dǎo)初始損傷閾值的范圍分別為1-5J/cm2（L缺陷）、6-12J/cm2（M缺陷）和＞14J/cm2（H缺陷）；傳統(tǒng)法生長(zhǎng)的ADP晶體中僅存在M缺陷和H缺陷，點(diǎn)籽晶快速生長(zhǎng)的ADP晶體中存在三種類型的缺陷；激光預(yù)處理能夠部分消除或改性L缺陷和M缺陷，從而提升晶體的激光誘導(dǎo)損傷閾值。通過光譜測(cè)試及在線散射測(cè)試等手段發(fā)現(xiàn)這三種類型的損傷“前驅(qū)體”均為一系列缺陷的集合。此研究為ADP晶體以及其他非線性光學(xué)晶體的抗激光損傷特性的認(rèn)知及研究提供重要思路及參考。

相關(guān)工作得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB1603）和國(guó)家自然科學(xué)基金(11874369、 U1831211)的支持。（薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室供稿）

圖1 點(diǎn)籽晶快速生長(zhǎng)ADP晶體

圖2 ADP晶體的激光損傷在線散射形貌