上海光机所在高氘DKDP晶体光学及激光损伤特性方面取得新进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室和福建物质结构研究所合作，在高氘DKDP晶体光学及激光诱导损伤特性方面取得新进展。相关成果以Optical and laser damage properties of 98％ deuterium DKDP crystal in different crystal orientations为题发表于Optical Material。

KDP／DKDP晶体是性能良好的非线性光学晶体及电光晶体，具有高的电光系数、宽的透过波段、高的双折射系数、易生长出大尺寸单晶等优点，被广泛应用于多种工业用途。高氘DKDP晶体作为电光开关、光参量啁啾脉冲放大器中光学元件，是高功率激光系统中的关键器件，其光学及激光诱导损伤特性对光学元件的使用寿命和高功率激光装置的稳定运行至关重要，因此有必要对应用于光开关及光参量啁啾脉冲放大领域的高氘DKDP晶体开展系统性研究。

研究团队研究了光开关及OPCPA应用方向的高氘DKDP晶体的光学及激光诱导损伤性能，发现98％氘含量的DKDP晶体具有比KDP晶体更低的光学损耗；损伤阈值数据表明，98％氘含量DKDP晶体具有良好的抗激光损伤性能，光开关高氘DKDP晶体的激光损伤阈值为40 J／cm² ＠ （1064 nm， 3 ns），OPCPA应用高氘DKDP晶体的532 nm激光损伤阈值没有明显的偏振依赖性，分别为24．2 J／cm²＠ （532 nm， 3 ns， P）和19．9 J／cm²＠ （532 nm， 3 ns， S）；研究发现高氘DKDP晶体低通量损伤前驱体诱导的损伤点形貌主要由中心空洞和定向裂纹组成，定向裂纹的长度随着辐照激光能量密度的增加而呈线性增加的趋势，定向裂纹的形成与DKDP晶体体内氢（氘）键的空间分布密切相关。本研究能够为高氘DKDP晶体在高功率激光装置中的应用提供参考。

相关工作得到了国家重点研发计划、中国科学院国际合作局对外合作重点项目、国家自然科学基金、中国博士后面上基金及中国科学院特别研究助理项目的支持。

图1 高氘DKDP晶体的透过率及激光诱导损伤阈值

图2 Ⅰ类高氘DKDP晶体低通量前驱体诱导的损伤点与化学键分布关系