纳秒激光辐照下KDP晶体光学参数与晶格结构的演变机制及其在ICF工程中的应用

这篇研究通过X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱衍生的Wemple-DiDomenico(WDD)单振子模型，系统分析了355nm/1064nm纳秒激光在不同能量密度下对KDP晶体光学参数(E0、Ed、n0等)及晶格结构的影响，揭示了短波长激光诱导更显著损伤的机制，为惯性约束聚变(ICF)工程中激光元件的稳定性优化提供了关键实验依据。

　　

Highlight

作为关键非线性光学晶体，KDP在惯性约束聚变(ICF)工程中不可或缺。本研究通过XRD和基于紫外-可见光谱的Wemple-DiDomenico(WDD)单振子模型，揭示了355nm与1064nm纳秒激光在不同能量密度下对KDP晶体光学参数和晶格结构的差异化影响。

Experiment

实验采用合肥科晶材料技术有限公司提供的(100)晶向KDP晶体样品（厚度1mm，尺寸10×10mm²），在西南科技大学极端条件材料特性联合实验室进行纳秒激光辐照实验。

Wemple–DiDomenico (WDD)单振子模型

WDD模型量化了激光辐照后KDP晶体的关键光学参数变化：有效单振子能量(E₀)、色散能(E_d)、零频折射率(n₀)、光学矩(M_-1和M_-3)及振子强度(f)均显著降低，且355nm激光造成的参数波动更为剧烈。有趣的是，这些参数随能量密度增加呈现先升后降的"驼峰"趋势。

Conclusion

XRD分析显示：(200)、(400)、(600)晶面衍射峰在低能量密度辐照时分裂峰减弱并伴随新峰出现，而高能量密度下主峰半高宽(FWHM)显著增加且分裂峰完全消失。特别值得注意的是，355nm激光在相同能量密度下比1064nm激光引发更剧烈的晶格畸变，但未出现其他磷酸盐相。这些发现为理解ICF环境中激光与晶体的相互作用机制提供了新视角。