近期，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室和山東大學晶體材料國家重點實驗室合作，在ADP晶體缺陷誘導激光損傷行為機制方面取得新進展。相關成果發(fā)表于《光學快報》（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)和短波長下更高的激光誘導損傷閾值，能夠實現(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。在短波長和高功率等極端條件應用環(huán)境下，ADP晶體的抗激光誘導損傷特性的研究尤為重要。

研究團隊分別采用Z向籽晶及定向籽晶快速生長法成功生長出了中等口徑ADP單晶，如圖1所示。通過對比研究355nm激光輻照下不同生長方式的ADP晶體的激光誘導損傷特性發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)法生長晶體的質量明顯優(yōu)于點籽晶快速生長晶體的質量；點籽晶快速生長晶體存在明顯的錐、柱界面質量差異的問題；研究表明，ADP晶體中存在三種類型的激光誘導損傷“前驅體”，按照損傷閾值區(qū)分其誘導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)法生長的ADP晶體中僅存在M缺陷和H缺陷，點籽晶快速生長的ADP晶體中存在三種類型的缺陷；激光預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損傷閾值。通過光譜測試及在線散射測試等手段發(fā)現(xiàn)這三種類型的損傷“前驅體”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晶體的抗激光損傷特性的認知及研究提供重要思路及參考。

相關工作得到了中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（XDB1603）和國家自然科學基金(11874369、 U1831211)的支持。（薄膜光學實驗室供稿）

圖1 點籽晶快速生長ADP晶體

圖2 ADP晶體的激光損傷在線散射形貌