用FDTD分析KDP晶體微納表層對(duì)內(nèi)部光強(qiáng)分布的影響.pdf

1、KDP晶體是一種性能優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料，因其具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)、較高的激光損傷閾值、較寬的透光波段、優(yōu)良的光學(xué)均勻性、易于實(shí)現(xiàn)相位匹配、易于生長(zhǎng)等特點(diǎn)，而被廣泛地用作光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換器件以及光電開(kāi)關(guān)元件。但是，KDP晶體生長(zhǎng)以及后續(xù)的超精密加工過(guò)程中，會(huì)形成各種缺陷和表面特征，嚴(yán)重地影響著晶體的激光損傷閾值等光學(xué)性能。例如，生長(zhǎng)過(guò)程中形成的各類包裹體缺陷以及單點(diǎn)金剛石銑削后表面形成的小尺度波紋等。因此，研究這些缺陷對(duì)其激光損傷閾

2、值的影響規(guī)律和程度大小，不僅可以進(jìn)一步解釋 KDP晶體的激光損傷機(jī)理，還可為提高光學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)和參數(shù)依據(jù)，進(jìn)一步指導(dǎo)快速生長(zhǎng)工藝的改進(jìn)以及加工參數(shù)的合理選取，以滿足目前激光核聚變裝置對(duì) KDP晶體光學(xué)元件所提出的苛刻要求，對(duì)慣性約束核聚變（Inertial Confinement Fusion，ICF）工程至關(guān)重要。
　　本文首先對(duì)采用時(shí)域有限差分方法（Finite Difference Time Domain，F(xiàn)DTD）建

3、模過(guò)程中所涉及到的空間和時(shí)間步長(zhǎng)選擇、吸收邊界條件和周期性邊界條件設(shè)置等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，并建立平面電磁波垂直投射到光滑的和鍍膜的KDP晶體表面的分析模型，采用FDTD方法求解晶體內(nèi)部的光強(qiáng)，與公式計(jì)算結(jié)果以及薄膜增透理論進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，為后續(xù)的分析工作做了鋪墊。
　　然后闡述小尺度波紋的產(chǎn)生和提取，分析小尺度波紋、凹坑和包裹體對(duì)KDP晶體內(nèi)部光強(qiáng)分布的影響規(guī)律和程度大小。結(jié)果表明：小尺度波紋、凹坑和包裹體會(huì)使晶體內(nèi)部的衍射場(chǎng)發(fā)生畸