【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光预处理，具体涉及一种非线性光学晶体的激光预处理方法。
技术介绍
1、非线性人工晶体在激光器和大型强激光装置中都是必不可少的关键光学元件。磷酸二氢钾(简称kdp)非线性光学晶体，及其它晶格结构相似的同类晶体，比如不同氘代率的氘代磷酸二氢钾(简称dkdp)，磷酸二氢氨(简称adp)等是目前得到广泛应用的重要的非线性人工晶体。这些晶体在激光装置中通常被作为倍频元件或者电光开关元件，需要经常暴露于强激光的辐照之下。当照射到晶体表面的激光强度i(单位为w/cm2)大于一定的阈值(体损伤阈值ith)之后，激光将会在晶体内部形成不可逆转的损伤，使非线性人工晶体丧失应有的基本功能，从而使激光器的功能丧失。因此，kdp及其同类晶体抗强激光损伤的能力，即体损伤阈值ith的大小，是其非常重要的性能指标之一。
2、为了提升kdp及其同类晶体抗强激光损伤的能力，人们在过去40年研发了一种称为激光预处理的技术。这种技术的基本方法是，假设未处理的kdp及其同类晶体的体损伤阈值为ith_i，如果用激光强度大于ith_i的激光直接辐照晶体，将会造成晶体内部不可逆的体损伤。但是可以用激光强度小于ith_i的激光，比如强度为0.5倍ith_i的激光对晶体进行一定脉冲数量的辐照，随后再用强度为ith_i的激光辐照晶体的时候，晶体就不再发生损伤。这种提升激光体损伤阈值ith的方法，被称为kdp及其同类晶体的激光预处理技术。以dkdp晶体为例，目前最高水平晶体生长工艺生长的晶体的ith_i约为4j/cm2/3ns。经过用波长为355nm的激光
3、“大口径氘化磷酸二氢钾晶体离线亚纳秒激光预处理技术”(刘志超等，物理学报，acta phys.sin.，vol.70，no.7(2021)，074208)公开了使用nd：yag激光输出的三倍频激光(波长为355nm)对kdp/dkdp晶体进行激光预处理技术，预处理实验参数为：作用到待预处理的dkdp晶体上的脉冲激光的脉宽为0.5纳秒、光斑直径为0.68mm、波长为355nm、预处理最大激光通量2j/cm2，最大激光功率密度4gw/cm2，亚纳秒激光预处理能够使dkdp晶体零概率体体损伤阈值提升1倍左右。
4、但是由于脉冲激光器的输出的激光能量有限，为了达到预处理需要的4～5gw/cm2的激光强度，只能减小激光光斑，使光斑直径小于1mm以下(上述文献报道的为0.68mm)。结合激光脉冲能够输出的最大重复频率，从处理的效率而言，目前激光预处理每小时能够处理晶体的表面积只有约20cm2。
5、综上，目前针对kdp及其同类晶体的激光预处理技术存在处理效率低、处理成本高的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于双光子吸收的非线性光学晶体的激光预处理方法，本专利技术提供的激光预处理方法能够实现非线性光学晶体激光体损伤阈值的大幅度的高效提升，降低预处理成本的成本。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于双光子吸收的非线性光学晶体的激光预处理方法，包括以下步骤：
4、采用激光对非线性光学晶体进行辐照，所述激光的光子能量为eg/2～eg，eg为所述非线性光学晶体的禁带宽度。
5、优选的，所述激光的波长为165～305nm。
6、优选的，所述激光的波长为266nm。
7、优选的，所述激光由激光器产生，所述激光器为固体激光器或准分子激光器。
8、优选的，所述非线性光学晶体包括磷酸二氢钾、氘代磷酸二氢钾或磷酸二氢氨。
9、优选的，所述激光的脉冲宽度为0.3～40ns或100fs～100ps。
10、优选的，所述激光的光斑直径为0.05～5mm。
11、优选的，所述激光的功率密度为0.2～1.5倍非线性光学晶体的体损伤阈值，所述非线性光学晶体的体损伤阈值为与预处理激光的波长相对应的体损伤阈值。
12、优选的，所述激光的脉冲数量为饱和脉冲数的90～95％。
13、优选的，所述非线性光学晶体为氘代磷酸二氢钾；所述激光的波长为266nm，脉冲宽度为10ns，光斑直径为1mm，功率密度为0.13gw/cm2。
14、本专利技术提供了一种基于双光子吸收的非线性光学晶体的激光预处理方法，包括以下步骤：采用激光对非线性光学晶体进行辐照，所述激光的光子能量为eg/2～eg，eg为所述非线性光学晶体的禁带宽度。由于现有技术中采用波长为355nm的激光进行激光预处理，非线性光学晶体的价带电子必须同时吸收三个光子，才能够被电离到导带，是一个三阶非线性过程。而本专利技术采用激光光子能量为eg/2～eg进行预处理，非线性光学晶体的价带电子只需要同时吸收两个光子，就能够被电离到导带，是一个二阶非线性过程。由于双光子吸收的概率比三光子吸收的的概率高数千倍到上万倍，因此，本专利技术采用激光光子能量为eg/2～eg，即采用基于双光子吸收的激光预处理方法比现有的基于三光子吸收的激光预处理的效率有极大的提高。由实施例和对比例的结果表明，本专利技术采用比355nm弱很多(10倍以上)的266nm的激光长波进行预处理，在激光功率密度只有0.13gw/cm2的条件下，dkdp晶体预处理后零概率体损伤阈值为4.7j/cm2，比预处理前的零概率体损伤阈值2.3j/cm2，提升了120％。同时与现有技术中获得同样预处理效果(体损伤阈值提升1倍左右)需要4～5gw/cm2的激光强度，本专利技术的激光功率密度显著降低，从而提升了处理效率、降低了预处理成本。而且本专利技术基于双光子吸收的kdp晶体激光预处理除了具有比三光子吸收激光预处理更高的预处理效率外，还有比三光子吸收激光预处理在提升晶体的体损伤阈值上更大的潜力。
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1.一种非线性光学晶体的激光预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的波长为165～305nm。
3.根据权利要求2所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的波长为266nm。
4.根据权利要求1或2所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光由激光器产生，所述激光器为固体激光器或准分子激光器。
5.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述非线性光学晶体包括磷酸二氢钾、氘代磷酸二氢钾或磷酸二氢氨。
6.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的脉冲宽度为0.3～40ns或100fs～100ps。
7.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的光斑直径为0.05～5mm。
8.根据权利要求1或5所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的功率密度为0.2～1.5倍非线性光学晶体的体损伤阈值，所述非线性光学晶体的体损伤阈值为与预处理激光的波长相对应的体损伤阈值。
9.根据权利要求1或5所
10.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述非线性光学晶体为氘代磷酸二氢钾；所述激光的波长为266nm，脉冲宽度为10ns，光斑直径为1mm，功率密度为0.13GW/cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种非线性光学晶体的激光预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的波长为165～305nm。
3.根据权利要求2所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的波长为266nm。
4.根据权利要求1或2所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光由激光器产生，所述激光器为固体激光器或准分子激光器。
5.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述非线性光学晶体包括磷酸二氢钾、氘代磷酸二氢钾或磷酸二氢氨。
6.根据权利要求1所述的激光预处理方法，其特征在于，所述激光的脉冲宽度为0.3～40ns或100fs～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪伟，魏列宁，郑万国，雷向阳，朱启华，柴向旭，粟敬钦，蒋晓东，周松，周信达，刘红婕，郑垠波，周维民，张智猛，黄进，崔波，孟令彪，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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