第二屆“環(huán)太激光損傷——高功率激光光學(xué)材料”專題研討會由中科院上海光機(jī)所和SPIE共同主辦，中國光學(xué)學(xué)會和中國科學(xué)院協(xié)辦。主席由中科院上海光機(jī)所邵建達(dá)研究員，日本大阪大學(xué)Takahisa Jitsuno 教授和美國新墨西哥大學(xué)Wolfgang Rudolph教授共同擔(dān)任。

　　來自亞洲、北美、歐洲等地區(qū)11個(gè)國家的120余位專家出席了本屆會議，其中30余位專家來自境外。本屆會議共接受論文87篇，包括61篇口頭報(bào)告和26篇張貼報(bào)告。與第一屆會議的100余位參會人數(shù)和來自8個(gè)國家的20余位境外代表相比，本次會議均略有增長。會議圍繞紫外-紅外高功率激光損傷，激光切割和加工，缺陷、污染、拋光和表面損傷，表征技術(shù)和測量方法，高損傷閾值薄膜，非線性激光晶體，激光陶瓷，光學(xué)玻璃與光纖等8個(gè)議題展開。

　　一、非線性激光晶體

　　與激光切割和加工部分一樣，非線性激光晶體部分的口頭報(bào)告數(shù)量為9篇。涉及的內(nèi)容包括晶體生長技術(shù)、特征參數(shù)測量，以及晶體在激光裝置中的應(yīng)用。

　　中科院理化技術(shù)研究所的彭欽軍研究員在大會特邀報(bào)告中，介紹了KBBF族深紫外非線性光學(xué)晶體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。KBBF族非線性光學(xué)晶體是一種可直接倍頻到深紫外波段的非線性晶體，該晶體層狀習(xí)性嚴(yán)重、易解理。針對這一缺點(diǎn)，該項(xiàng)目組發(fā)明了一種棱鏡耦合技術(shù)(PCT)，無需對晶體進(jìn)行角度切割，只需在晶體表面實(shí)施超光滑拋光加工，就可制作成激光倍頻器件，解決了這類晶體的實(shí)用化問題。目前，基于KBBF-PCT器件所產(chǎn)生的深紫外激光源，已經(jīng)取得了四項(xiàng)世界紀(jì)錄，并研發(fā)了8臺前沿科學(xué)儀器裝置。利用這些儀器，成功觀察到超導(dǎo)體在超導(dǎo)態(tài)時(shí)的一系列新現(xiàn)象，為高溫超導(dǎo)體的機(jī)理研究提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

　　中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的姚元根研究員在其邀請報(bào)告中介紹了大口徑、高質(zhì)量KDP/DKDP晶體的研究進(jìn)展。重點(diǎn)介紹的原材料的提純技術(shù)，已能將雜質(zhì)(鈉離子除外)含量控制在1 ppm以下。突破了大口徑KDP晶體的快速生長技術(shù)，研制出410mm×410mm口徑的Ⅰ類KDP晶體元件；利用降溫法，研制出430mm×430mm口徑的Ⅱ類DKDP晶體元件。

　　山東大學(xué)的于浩海博士在其邀請報(bào)告中介紹了石榴石無序結(jié)構(gòu)晶體的研究工作。結(jié)果表明與YAG晶體相比，石榴石晶體表現(xiàn)出優(yōu)異的性能；對于石榴石無序結(jié)構(gòu)晶體，由于結(jié)構(gòu)的無序特性，導(dǎo)致稀土離子周圍出現(xiàn)幾種晶體場，可導(dǎo)致所期望的吸收帶寬和發(fā)射帶寬的展寬，有望用于可調(diào)諧激光和超快激光。

　　意大利比薩大學(xué)的Mauro Tonelli教授在其邀請報(bào)告中報(bào)道了混合材料BaYLuF8(BYLF)，與BaY2F8(BYF)相比，Lu3+部分取代了Y3+。镥的加入提高了該材料的熱機(jī)械性能，使得該混合材料能夠向高功率應(yīng)用方向發(fā)展。利用BYLF：Tm3+ 12%的樣品，獲得了二極管泵浦的2微米連續(xù)激光發(fā)射。

　　Yajing Guo等報(bào)道了在測量ICF驅(qū)動(dòng)器諧波轉(zhuǎn)換晶體中的橫向受激拉曼散射(TSRS)增益系數(shù)方面的工作。作者利用光柵的一級衍射，將TSRS輻射從瑞利輻射中分離出來；采用帶通濾波器和吸收陷阱，去除噪聲光，從而提升了TSRS的信噪比；通過分析泵浦信號和噪聲信號的延遲，從噪聲中能夠提取有效的TSRS脈沖，利用該信息計(jì)算KDP晶體的TSRS增益。

　　在高功率激光系統(tǒng)中，非線性晶體是實(shí)現(xiàn)倍頻激光的關(guān)鍵材料，相比于其他材料，激光對非線性晶體的損傷問題表現(xiàn)得更為突出。與熔石英玻璃這類光學(xué)元件損傷主要表現(xiàn)為表面或亞表面損傷不同，KDP/DKDP這類倍頻晶體材料的激光損傷目前卻首先表現(xiàn)為體損傷，這意味著非線性晶體從材料到結(jié)構(gòu)都需要開展深入的研究工作。

二、激光陶瓷

　　本屆會議中，激光陶瓷部分收到口頭報(bào)告6篇，其中邀請報(bào)告3篇。

　　法國里昂第一大學(xué)的Georges Boulon教授在其邀請報(bào)告中簡要介紹了從單晶到多晶陶瓷的發(fā)展歷程。與單晶陶瓷相比，透明多晶陶瓷具有很多優(yōu)勢：易于制造、大尺寸、良好的機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)均勻性，以及更高的生產(chǎn)率。重點(diǎn)介紹了他們在利用放電等離子燒結(jié)法制作的Nd3+離子摻雜氧化镥透明陶瓷方面的研究工作，以及對氧化物陶瓷中稀土離子分離方面的研究工作。

　　新加坡南陽理工大學(xué)的Hui Lin博士在其邀請報(bào)告中報(bào)道了Er：Y2O3、Nd：Y2O3和Yb：Lu2O3等激光陶瓷的制備工藝，制備了高度透明的Y2O3、Lu2O3陶瓷，并已經(jīng)通過Nd：Y2O3和Yb：Lu2O3激光陶瓷實(shí)現(xiàn)了激光振蕩。

　　Shengming Zhou報(bào)道了上海光機(jī)所在激光陶瓷方面的研究進(jìn)展。他們結(jié)合固相反應(yīng)和1500℃以上的真空燒結(jié)獲得了純鋱鋁石榴石(TAG)透明陶瓷。作者認(rèn)為這種透明TAG陶瓷的磁光材料特性優(yōu)于鋱鎵石榴石(TGG)，對高功率激光應(yīng)用而言，是一種很有前景的法拉第材料。

　　此外，YAG陶瓷和Cr：ZnSe/ZnS陶瓷方面的研究工作也有涉及。

　　激光陶瓷是一種很有潛力的激光工作物質(zhì)。與激光晶體相比，它容易實(shí)現(xiàn)更大的尺寸和更低的成本；與激光玻璃相比，它有更高的熱穩(wěn)定性和抗熱沖擊能力，可以用于高重頻激光的運(yùn)作。盡管目前尚處于研究開發(fā)階段，但是其潛力是非常值得期待的。

　　三、光學(xué)玻璃與光纖

　　在光學(xué)玻璃與光纖部分有3篇邀請報(bào)告。

　　法國里昂第一大學(xué)的Lebbou Kheirreddine博士在其邀請報(bào)告中介紹了單晶光纖的優(yōu)點(diǎn)、生長技術(shù)，以及單晶激光器的基本概念。作者采用微拉法生長了高質(zhì)量的Yb：YAG單晶光纖，并利用直接生長的摻鐿單晶光纖獲得了高功率的激光輸出。

　　北京工業(yè)大學(xué)的王璞教授在其邀請報(bào)告中報(bào)道了用于在中紅外非線性光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的摻銩高功率脈沖光纖激光器。重點(diǎn)介紹了SESAM被動(dòng)鎖模和氧化石墨烯被動(dòng)鎖模的摻銩光纖振蕩器、納秒脈沖摻銩光纖激光器和高功率摻銩光纖放大器方面的研究進(jìn)展。

　　上海光機(jī)所的張龍研究員在其邀請報(bào)告中介紹了其研究小組通過改變玻璃成分以匹配晶體的折射率，結(jié)合接近玻璃軟化溫度的熱處理與真空燒結(jié)技術(shù)，在微納復(fù)合材料的制備工藝方面開展的研究工作。微納復(fù)合材料具有比激光玻璃更高的發(fā)光效率、激光損傷閾值，以及更優(yōu)異的光譜性能；與激光晶體相比，微納復(fù)合材料更容易實(shí)現(xiàn)大尺寸元件的制作、易于獲得均勻的重?fù)诫s；與激光陶瓷相比，微納復(fù)合材料制作的復(fù)雜性更低。目前，該課題組已經(jīng)成功制備了Yb：FAP/FP和Yb：CaF2/FP微納復(fù)合材料，作者認(rèn)為，微納復(fù)合材料可能會滿足下一代ICF的要求。

　　激光玻璃是目前高功率激光系統(tǒng)的主要工作物質(zhì)，相應(yīng)的元件已經(jīng)在很多激光系統(tǒng)中成功運(yùn)行。目前，包括改進(jìn)熔煉工藝、提高材料性能和開發(fā)新型的激光玻璃等各方面的研究工作仍在深入進(jìn)行。在本議題中報(bào)道的微納復(fù)合玻璃研究很具特色，通過材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝的改變或革新，“熔煉”出兼有各種工作物質(zhì)優(yōu)良性質(zhì)的激光玻璃，可能是激光玻璃的研究方向之一?？?結(jié)#p#分頁標(biāo)題#e#

　　環(huán)太平洋地區(qū)是世界上高功率激光和高功率激光材料最重要的研究地域，包括美國、中國和日本在內(nèi)的幾個(gè)重要實(shí)驗(yàn)室和研究基地，代表了當(dāng)代高功率激光的研究水平和發(fā)展方向。本專題會議雖然是地域性的，卻吸引了國際上其他地域的科學(xué)家前來參加會議，體現(xiàn)了會議的影響力。會議所報(bào)道的高水平的研究工作及其提出的議題，必然在高功率激光材料的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

　　隨著美國點(diǎn)火裝置及其他大型激光裝置的建成和運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)目標(biāo)必然對高功率激光裝置提出更新更高的要求。例如提高現(xiàn)有體系的效率、降低運(yùn)行成本問題；更高能量、更高通量密度和更高重頻激光系統(tǒng)的長時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行問題等等，這些需求必將反饋到對激光材料的要求。這里有幾個(gè)問題是值得關(guān)注的：

　　首先是新型工作物質(zhì)和其他高功率激光材料的設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)問題。在激光工作物質(zhì)方面，目前已經(jīng)啟動(dòng)了激光陶瓷的研發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。本屆會議中有多個(gè)報(bào)告表明不論是激光玻璃、激光晶體還是激光陶瓷都有向更高性能發(fā)展的空間，在確保各自優(yōu)勢的前提下變?nèi)鮿轂閮?yōu)勢也是重要的研究方向。在這方面，除了開展各類材料自身的研究工作之外，加強(qiáng)不同領(lǐng)域和不同類型材料之間的合作和交流也是非常重要的。

　　其次，更高的激光能量可以通過增加激光路數(shù)、擴(kuò)大輸出口徑以及提高單位面積上的輸出效率或通量密度來獲得。從高功率激光材料角度而言，涉及兩個(gè)方面的研究課題。其一，如何高效地制備更大尺寸的高性能、高均勻性的高功率激光材料和元件；其二，改進(jìn)材料性能、挑戰(zhàn)材料極限，研制出性能更好、損傷閾值更高的高功率激光材料和元件，用較小尺寸的材料實(shí)現(xiàn)更高通量、更高性能的激光輸出。

　　最后，對高功率激光材料和激光薄膜損傷機(jī)理的研究需要給予更多的關(guān)注?，F(xiàn)有的機(jī)理研究基本還是定性的或者是半定量的，還只能用來解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或在一定范圍內(nèi)對現(xiàn)有材料做評價(jià)，不論從研究本身還是研究目的來看都是非常欠缺的。激光損傷機(jī)制的深入研究建立在激光與材料相互作用的基礎(chǔ)理論和對激光作用過程精密測試的基礎(chǔ)上，其核心目的是通過損傷機(jī)理的研究準(zhǔn)確地預(yù)測確定結(jié)構(gòu)的材料或元件的抗激光能力；更進(jìn)一步而言，能夠根據(jù)激光輸出水平來設(shè)計(jì)材料或器件，使之有效地滿足相應(yīng)的要求。