超强激光科学卓越创新简报

(第二百七十二期)

2022年5月30日

上海光机所在光寻址空间光调制器方面取得新进展

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室研究团队提出了一种光寻址空间光调制器（OASLMs）在高功率连续激光辐照下因温升而性能退化的补偿方法。相关成果以“Compensation method for performance degradation of optically addressed spatial light modulator induced by CW laser”为题发表在High Power Laser Science and Engineering上。

　　空间光调制器在光束整形、自适应光学、激光加工、激光通信等领域有着重要的应用。用于高功率激光装置的空间光调制器大致有三类：电寻址透射式、电寻址反射式、光寻址透射式。光寻址空间光调制器(OASLMs)的透过率可超过85%，光谱畸变量小以及透射模式不需要对激光系统进行调整就可以直接使用，是比较适合高功率激光装置的整形器件。目前，OASLMs已经在美国的NIF装置、中国的神光系列装置中发挥了重要作用。而随着重频激光和连续高功率激光技术的发展，OASLMs的激光耐受能力还难以满足相应的应用和发展需求。

　　研究人员对OASLMs在高功率激光下的损伤机理和性能退化进行了分析，并提出了一种性能退化的补偿方法。OASLMs在激光辐照下的产生热量主要沉积在导电膜层-ITO和光电导层-硅酸铋（BSO）的位置，从而引起液晶的温升，使其有效双折射率发生改变，最终导致OASLMs的对光束的调控能力降低。通过适当的降低OASLMs的驱动电压，同时提升其写入光的电流，液晶层的分压在低灰阶和高灰阶下均能保持在最佳范围内，可有效的补偿OASLMs因温升引起的性能退化。通过这种补偿方式可以使OASLMs在连续激光下的损伤阈值从7.5W/cm²提升至20W/cm²，同时仍保持较好的光束调控能力，开关比大于100:1，透过率高于85%。

　　目前正对该器件采用热管理措施，以进一步提升其激光耐受能力。同时使用OASLMs开展金属增材制造方面的面曝光打印研究，测试其在高功率重频激光系统中的不足和稳定性。

　　相关研究得到中科院先导项目支持。

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图1 OASLMs激光辐照示意图及液晶层分压曲线

图2 振幅调制补偿前后对比图