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激光损伤阈值
Newport理波原创
在光学实验和应用中，当选择光学元件时，一个很重要的因素是光学元件是否可以承受光辐 射带来的影响，这一点在高功率激光应用中尤为重要。光辐射对光学元件的损伤主要有三种 形式：一是因光吸收导致的热效应；二是短脉冲激光辐射下造成的介质击穿；三是超短脉冲 激光下，因极高的峰值功率而直接导致的物质化学键破坏。衡量一个光学元件承受光辐射能 力的参数是激光损伤阈值，代表元件可以承受的最大光功率密度（连续光源）或最大能量密 度（脉冲光源），常见单位分别是 W/cm2和J/cm2。
本篇我们将对不同形式的激光光源对应的激光损伤阈值进行讨论。
连续激光
连续激光对光学元件的损伤，主要是由光吸收形成的热效应造成的，损伤阈值由最高可承受 的激光功率密度表示。例如，计算一个功率为 50mW的Nd:YAG激光器的功率密度，波长
1064nm， mm。首先，计算激光的光斑面积大小：
光斑面积=nr
= x （ mm）
-3 2
= x 10 cm
然后计算功率密度，即每单位面积上的激光功率: 功率密度
=激光功率/光斑面积= W/cm
把它与光学元件的损伤阈值比较，来判断该光学元件是否适用。
对于一束高斯激光光束，为了保险起见，通常需要在计算得到的激光功率密度上乘以 2，代
表高斯光束中心区域的较高功率密度。请注意，光学元件的激光损伤阈值随波长成比例关系。 例如，在532nm处的损伤阈值大约是1064nm处阈值的一半。
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脉冲激光
光学元件在脉冲激光下的损伤阈值，通常由最大可承受的脉冲能量密度来表示。对于脉冲宽 度在微秒和纳秒之间的脉冲激光，损伤阈值和脉冲的时域宽度的平方根成比例关系。例如， 一个光学元件在1 ys脉冲下的损伤阈值，是其在10ns脉冲下损伤阈值的10倍。Newport提 供的光学元件，一般都会给出两种激光损伤阈值，一种对应连续激光，一种对应 10ns脉宽
的脉冲激光。假如有一光学元件在 10ns脉冲下的损坏阈值是2J/cm2，那么它在同样波长的
1 ys的激光脉冲下的损伤阈值则是 2J/cm2 * (10-6 sec/ 10 x 10 -9 sec)1/2 =20 J/cm 2。
对于脉