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合肥工业大学研发出新型激光热源空间调制技术

类别:科研焦点      出处:中国高校之窗      发布于:2019-04-18 15:34:10 | 580 次阅读

    近日,合肥工业大学仪器科学与光电工程学院卢荣胜教授科研团队提出了一种全新的激光热源空间调制技术,实现了光学材料激光诱导光热检测灵敏度和效率的大幅提升,在强激光材料开发、强激光元器件制备和强激光系统实现等领域具有重要的应用价值。该成果近日刊发在应用物理类国际权威学术期刊《应用物理快报》2019年第114卷13期上,并同时入选当期特色论文(Featured article)和科学之光(AIP Scilight)。
 

 
  大型强激光和激光核聚变研究对提高综合国力具有重要意义。由于激光能量极高,系统元器件对光学材料品质要求极其苛刻,而对相关设备中大量光学材料的光学吸收和热物特性进行检测,是其关键技术之一。目前,我国相关科研装置采用的激光诱导光热检测技术,通过对泵浦激光能量的时间调制引发材料周期性局部温升,测量相应的周期性热弹性形变对探测激光的调制幅度,获取并提升检测信号。然而,由于强激光系统中的光学材料极小的光学吸收和热膨胀系数,材料的局部温差和热弹性形变幅度较小,限制了光热检测灵敏度。而对大尺寸元器件逐点检测需耗费大量时间,其使用效率极低。
 
  该团队研究发现,当激光热源在被测材料表面匀速运动时,材料的加热可分为瞬态和准稳态两个过程,在准稳态加热过程中的热累积效应提高了材料当前被辐照点的温度峰值,在一定的冷却时间后,被辐照过的点将冷却至环境温度,从而获得温度谷值。由于峰值和谷值差异较大,从而大幅提高辐照点的局部温差和热弹性形变,实现高灵敏度的光热检测。
 
  据团队成员、论文第一作者董敬涛讲师介绍,这一成果成功克服了现有基于时间调制的激光诱导光热检测技术产生的光学材料局部温差和热弹性形变幅度较小的问题。
 
  团队针对熔融石英样品的实验结果表明,在相同的实验条件下,这一新型调制方法的灵敏度是现有方法的1.8倍,且可以捕捉到现有方法无法检测到的微弱吸收缺陷。同时,这一技术可以实现飞行测量,从而大幅提升大尺寸元器件的检测效率。
 
  该成果受到国家自然科学基金(51805138)、中央高校基本科研业务费(JZ2018HGBZ0126,JZ2019HGTB0085)和安徽省超光滑表面无损检测重点实验室基金(CGHBMWSJC02)的资助。
 
  

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