第二届“环太激光损伤——高功率激光光学材料”专题研讨会近期在上海嘉定如期举行。

　　第二届“环太激光损伤——高功率激光光学材料”专题研讨会由中科院上海光机所和SPIE共同主办，中国光学学会和中国科学院协办。主席由中科院上海光机所邵建达研究员，日本大阪大学Takahisa Jitsuno 教授和美国新墨西哥大学Wolfgang Rudolph教授共同担任。

　　来自亚洲、北美、欧洲等地区11个国家的120余位专家出席了本届会议，其中30余位专家来自境外。本届会议共接受论文87篇，包括61篇口头报告和26篇张贴报告。与第一届会议的100余位参会人数和来自8个国家的20余位境外代表相比，本次会议均略有增长。会议围绕紫外-红外高功率激光损伤，激光切割和加工，缺陷、污染、抛光和表面损伤，表征技术和测量方法，高损伤阈值薄膜，非线性激光晶体，激光陶瓷，光学玻璃与光纤等8个议题展开。

　　激光切割和加工最新进展

　　随着超快激光技术的发展，“冷”激光加工技术得到了越来越多的关注，“冷”激光加工技术对材料的去除是基于激光与物质的非线性作用。与传统的“热”激光加工技术相比，“冷”激光加工技术具有很多优势，包括“零”热效应、超精细的加工特征，更好的边缘质量等。激光切割和加工在本届会议中有口头报告9篇。

　　激光与物质相互作用包括一系列复杂的现象和过程：吸收和能量传输；能量重新分布至晶格和热弛豫；形成等离子体，产生材料喷射等。对于微加工之类的强激光应用而言，损伤阈值的计量是至关重要的。需要计量的内容包括：1) 产生材料改

　　性的激光辐照水平；2) 沉积在材料中的激光能量；3) 自由电子等离子体的演化和晶格响应；4) 最终材料特性的评价，包括折射率变化、化学或结构变化等。法国艾克斯-马赛大学Olivier Uteza博士在其邀请报告中介绍的测试平台，利用LP3实验室的ASUR激光设施，能够研究飞秒以及短至几个光学周期的脉宽下的激光与物质相互作用。作者利用该平台开展研究，通过改变激光脉冲的脉宽、能流密度等参数，来评价飞秒区域的激光与物质相互作用，有助于洞察离化机制。

　　上海光机所的程亚研究员报道了其利用飞秒激光直写技术在多孔玻璃中制作纳米微结构的研究结果。他们制作的纳米通道的横向宽度低至~40 nm，约为写入激光束波长(~800 nm)的二十分之一。该分辨率远远超越了衍射极限，作者认为该结果归功于飞秒激光与玻璃材料相互作用的两个基本机制：1) 存在一个开始内部消融的阈值强度；2) 类纳米光栅结构的形成。作者认为该技术不仅提供了一种在玻璃内部获得亚50 nm线宽的可靠方法，同时为多个研究领域的三维纳流体应用开辟了新的机遇。　Domas Paipulas等报道了利用飞秒高斯和贝塞尔-高斯激光束对熔石英进行改性的结果。他们的研究结果表明：对于像体布拉格光栅这样的器件而言，贝塞尔-高斯激光束更适合于这类器件的制作。作者利用贝塞尔-高斯激光束成功在熔石英体材料中制作了绝对衍射效率达~90%的体光栅，而利用高斯光束制作的光栅衍射效率仅达到60%。Jian Chen等介绍了激光切割超薄玻璃基板方面的最新进展，特别强调了利用高功率激光的非线性效应实现超薄玻璃切割的进展，作者认为该技术在超薄玻璃基板的批量生产方面具有很大的应用潜力。

　　激光加工和激光损伤的物理基础都是激光与材料的相互作用问题。从本议题的报告中可以明显看出，正因为人们对飞秒激光与材料相互作用机制有了深入的了解，才使飞秒加工技术出现突破性的进展。激光加工的研究成果可以被激光对材料损伤的研究工作所借鉴。同样，激光对材料损伤的研究成果也可以有效地指导激光加工技术的改进。

　　缺陷、污染、抛光和表面损伤

　　在该议题部分，本届会议收到7篇口头报告，讨论的内容包括先进加工技术，基于反应离子束刻蚀和基于氢氟酸水溶液刻蚀的表面处理技术，借助散射光对表面、薄膜和体材料中损伤相关的缺陷进行表征的技术，以及355 nm激光脉冲能量和脉冲数对熔石英在真空环境中损伤阈值的影响等。

　　得益于确定性抛光技术，非球面加工在近年来取得了较大的进展。然而，对于大口径和高精度的非球面表面加工，仍然存在很多问题，例如中频误差问题。中频误差会引起小角散射、能量损失、像素串扰等问题，因而在抛光中必须对中频误差进行控制。Xuqing Nie等从理论和实验上对中频误差问题进行了研究，他们分析了在中频误差方面的加工能力不足，并介绍了一种包括磁流变加工和离子束加工的抛光工艺，用于解决中频误差问题。

　　熔石英加工过程中引起的裂纹、划痕和杂质污染等会在激光辐照下诱导元件损伤，从而降低熔石英元件的抗激光损伤阈值。Xiaolong Jiang等介绍了他们利用化学沥滤对熔石英元件表面杂质污染进行去除的效果，以及对传统的氢氟酸水溶液刻蚀工艺进行优化，有效阻止反应物的再沉积。测试结果表明：这两种表面处理方法都在一定程度上提升了石英元件的抗激光损伤阈值。Laixi Sun等报道了利用反应离子束刻蚀技术对熔石英表面进行处理的结果。认为通过反应离子束刻蚀技术，能够去除石英元件表面的杂质污染和划痕等结构特征，从而提升了石英元件的抗激光损伤阈值。

　　微小缺陷引起的散射会引起光学元件的性能下降，包括增加损耗、影响成像系统精度等。另一方面，借助光散射，能够对表面以及材料的杂质进行非接触式无损探测分析。Sven Schroder等介绍了弗劳恩霍夫应用光学精密机械研究所研发的ALBATROSS系统，能够对紫外至红外光谱波段的光散射进行测试；并利用光散射测量装置对激光诱导损伤相关的杂质进行分析，包括界面粗糙度、表面缺陷、体材料的不均匀性和亚表面损伤等。Xiaoyan Zhou等研究了石英基片在真空环境下，经过不同能量、不同脉冲数的355 nm激光辐照后的性能变化。认为石英基片在经过紫外预辐照后，表现出强的吸收带或荧光带，这归因于非桥氧空穴中心、缺氧缺陷，以及其他一些激光诱导损伤缺陷。

　　用于高功率激光系统的光学元件必须经过光学加工和表面处理这两个基本过程。光学加工带来的表面和亚表面缺陷以及表面处理和输运等过程带来的表面污染，很大程度上降低了光学元件的损伤阈值和光学质量。此外，对于表面镀膜的光学元件，缺陷和污染对薄膜性能的影响也是需要关注和解决的问题。本议题中的报告，无论是加工技术的改进，还是诊断技术的提高，基本都是围绕着提高光学表面质量，减少表面和亚表面缺陷而展开的。尽管相关的工作对提高光学表面质量起到了很大的作用，但是从高功率激光系统的需求出发，这方面的研究工作还远远不够，特别是光学元件表面和亚表面缺陷对薄膜抗激光性能和其他性能的影响问题还在起步阶段；此外，包装、传输及应用过程中的污染导致光学元件性能下降等问题还缺乏系统的研究和足够的重视。期待着相关方面的研究工作有更大的进展。