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。

　　一、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。

　　二、表征技术和测量方法

　　表征技术和测量方法部分讨论光学材料与光学元器件性质的表征与测量技术，以及如何利用这些手段获得准确的测试结果。本届会议中，该议题部分有1篇大会特邀报告，2篇邀请报告。美国内布拉斯林肯大学Yong Feng Lu教授在其大会特邀报告中，对基于激光的光谱学和光谱计量学进行了详尽的介绍。

　　对于光学材料与元器件性质的表征与测试而言，具备相应测试功能的平台是首要前提。然而，如何借助这些平台，获得准确的表征与测试结果是一项重要且非常艰巨的任务。以损伤阈值测试为例，纳秒脉宽激光辐照下的激光损伤机制包含了从雪崩离化到热扩散等不同的过程。由于同时存在多种作用过程，测试参数的差异可能会引起测得的损伤阈值不同，这就使得对比不同装置上测得的损伤阈值非常困难。为了降低损伤阈值测试结果的不确定性，需要了解不同测试参数对最终测试结果的影响。Jean-Yves Natoli教授在其邀请报告中对这方面的问题做了很有特色的评述和分析，给出了具有参考价值的结果和建议。报告从ISO质量标准的要求出发，强调了准确测量光束空间分布和时间分布的重要性。作者明确指出，测量光学材料体损伤阈值时，对于不均匀光束和聚焦光束，除了准确测量和正确分析光斑尺寸之外，还必须测量光束的三维分布特性。为了准确测量光束脉冲宽度，必须同时关注主脉冲和子脉冲的分布特性，否则可能会造成很大的测量误差。对于损伤特性的测量和分析，报告介绍了两种测量模式即统计模式和整体模式，分析了两种损伤测量模式的基本特征。统计模式建立的是损伤几率与激光能量密度的关系，可以快速地得到相应的结果。测量的便捷性有益于测量过程中的参数选择和变化，便于研究材料损伤特性与测量参数的关系；此外，通过分析损伤几率曲线的分布及变化，可以分析材料中缺陷的类型和分布，并找到最敏感的诱因。然而，受光斑大小、取样密度和激光输出水平的限制，这种模式得到的结果有一定的不确定性。整体模式是一种功能性损伤的测量模式，通过激光束在材料表面上进行光栅式扫描获得激光损伤的密度和密度分布。该测量模式有助于获得所有的缺陷损伤，包括最低损伤阈值的源头，能够为材料的应用提供参考。除此之外，作者还建立了多脉冲损伤几率与单脉冲损伤几率之间的统计关系，提出了两种不同的s-on-1损伤模式：一种是几率损伤模式，这种模式下多脉冲的作用并没有改变材料特性，损伤几率的增加完全是统计过程引起的；另一种是累积损伤模式，这种模式下多个激光脉冲的作用使得材料本身的特性发生了变化，损伤几率的增加不完全遵守损伤几率的统计关系。从激光与材料的作用过程来分析，作者认为几率损伤表现为瞬时损伤，而累积损伤表现为永久损伤。光热技术被广泛应用于高功率激光薄膜特性的表征，包括光学吸收的测量、热导率的表征以及局部缺陷的分析等。用于探测光热响应的方法有很多，包括光热偏转技术、光热共径干涉技术、表面热透镜技术等。Jingtao Dong等基于椭圆光度法对光热响应进行了研究，通过分析探测光束的偏振信息，提取测试样品的表面吸收特性。作者认为对于测试薄膜中弱吸收而言，该技术非常具有应用前景。#p#分页标题#e#

　　表征技术和测量方法是高功率激光光学材料研究工作和技术工作的重要组成部分，表征和测试技术的不断提高和发展，将推动相关领域做出更高水平的研究工作，包括高功率激光光学材料性能的提高以及高性能的材料和元器件的推出。事实上，除了本议题中的报告之外，会议的每一个议题都贯穿着表征技术和测量方法的研究。表征和测试技术包括材料本身性能的测量，激光参数的测量，激光与材料作用过程的测量以及激光与材料作用后的材料和生成物的测量。在这些测试中，激光与材料作用过程的实时测量和瞬态时间过程测量，对于研究激光对材料的损伤机制是非常重要的，也是目前测试技术中需要进一步研究的问题。

　　三、高损伤阈值薄膜

　　高损伤阈值薄膜议题部分有口头报告5篇。涵盖了用于Nd：YAG激光器的基频、二倍频和三倍频的薄膜，以及用于脉冲压缩的多层介质膜光栅，报告了薄膜元件在实际装置中的环境耐受能力。

　　日本大阪大学Takahisa Jitsuno教授在其题为“激光损伤机制研究的最近进展和污染对光学元件的影响”的大会特邀报告中，介绍了用于快点火实验的短脉冲、高能激光系统(LFEX激光系统)，并重点介绍了系统中用于脉冲压缩和聚焦的真空腔体，腔体在使用过程中碰到的油污染问题，以及后续如何去除污染方面的工作。作者对从不同供应商购买的薄膜元件在污染前后，以及清洗后的损伤阈值进行对比，实验结果表明：不同供应商的元件表现出不同的污染耐受能力。

　　Heyuan Guan等针对金属-介质膜光栅的近电场分布进行优化，以降低光栅内部电场峰值，提高光栅的抗激光损伤能力。Jie Liu等研究了532 nm HfO2/SiO2 反射膜的激光预处理工艺，研究结果表明适当的激光预处理工艺能够在一定程度上提升532 nm HfO2/SiO2 反射膜的损伤阈值。355 nm反射膜方面的研究工作也有报道，研究了氧化物材料和氟化物材料制备的355 nm反射膜的光谱性能、应力及其抗激光损伤性能，分析了损伤机制。作者认为综合氧化物材料和氟化物材料各自的优势，能提升三倍频薄膜元件的抗激光损伤阈值，有潜力在ICF装置中发挥作用。光学薄膜是高功率激光系统中的重要元件，也是高功率激光材料的重要组成部分，一直是相关工作中研究的重点。本议题中的文章虽然不多，但是涉及面很广，其中有两个问题值得重点关注。其一是短波长激光薄膜的损伤问题，随着波长的短移，薄膜损伤的主要机制和诱发薄膜损伤的缺陷类型均发生变化，相关的变化规律是研究工作的重点。尽管随着波长短移薄膜的损伤阈值会有所下降，但是相关的研究表明目前所见到的损伤问题都是非本征损伤。这就意味着紫外激光薄膜特别是三倍频薄膜还有比较大的提升空间，突破激光通量对薄膜损伤阈值的要求是完全可能的。其二是激光系统中的工作环境对薄膜的污染问题，污染会严重影响光学薄膜的质量，降低光学薄膜的损伤阈值。随着应用环境的变化，这方面的问题会越来越多。薄膜元件的污染问题是一个全局性的问题，无论是从事高功率激光薄膜的研究人员，还是从事高功率激光驱动系统研究和激光物理实验研究与应用的研究人员，都应该给予更多的关注。