Article Dans Une Revue Optics and Laser Technology Année : 2025

Laser damage thresholds of underwater anti-reflection coatings for face-cooling of high power Yb:YAG laser disks

Seuils d'endommagement laser sous eau pour des traitements anti-reflets pour le refroidissement facial de disques laser Yb:YAG à haute puissance

E. Mével

Résumé

Achieving high laser damage thresholds of face-cooled amplifier slabs is an important issue to develop high average power lasers. We report an investigation of the Laser Induced Damage Threshold (LIDT) of Ion Beam Sputtering (IBS) hafnium oxide anti-reflection layers deposited on Yb:YAG crystals, designed to be embedded in a flowing water coolant while submitted to 1 µm laser irradiation, and compare the damage thresholds in air and underwater. The measured damage thresholds turn out to be consistent with the best values obtained on similar coatings, and are at least equal, or even higher, underwater than in air. An electromagnetic model is presented based on water permeation into the coating, that displays stronger field enhancements in air than underwater next to the sub-surface damage precursors, offering a possible explanation. Our results validate the possibility to use anti-reflection coatings for Yb:YAG crystals face-cooled in water, at fluences equal to or higher than the saturation fluence of Yb:YAG at room temperature.
Réussir à obtenir des seuils d'endommagement élevés pour des disques amplificateurs avec refroidissement facial par de l'eau est une question importante pour le développement de lasers à haute puissance moyenne. Nous présentons ici des travaux sur le seuil d'endommagement induit par laser (LIDT) de traitements anti-réflexion d'oxyde d'hafnium obtenus par pulvérisation ionique (IBS) et déposés sur des cristaux Yb:YAG, conçus pour fonctionner sous un flux d'eau réfrigérante, tout en étant soumis à une irradiation laser à 1 µm. Nous comparons les seuils de dommage à l'air et sous eau. Les seuils de dommage mesurés sont similaires aux meilleures valeurs obtenues sur ce type de traitements, et sont au moins égaux, voire supérieurs, sous eau qu'à l'air. Nous présentons un modèle electromagnétique basé sur l'hypothèse d'une perméation de l'eau dans le traitement, qui montre des exacerbations du champ plus importants à l'air que sous eau, à hauteur de la zone des précurseurs d'endommagement sous la surface, ce qui pourrait expliquer le phénomène observé. Nos résultats valident la possibilité d'utiliser des traintements anti-réflexion pour des cristaux d'Yb:YAG refroidis facialement par de l'eau, à des fluences égales ou supérieures à la fluence de saturation de l'Yb:YAG à température ambiante.
Fichier principal
Vignette du fichier
JOLT-D-24-03507_clean.pdf (1) Télécharger le fichier
Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04942847 , version 1 (12-02-2025)

Licence

Identifiants

Citer

Jérôme Lhermite, L. Lamaignère, Z. Cole, D. Descamps, G. Duchateau, et al.. Laser damage thresholds of underwater anti-reflection coatings for face-cooling of high power Yb:YAG laser disks. Optics and Laser Technology, 2025, 183, pp.112209. ⟨10.1016/j.optlastec.2024.112209⟩. ⟨hal-04942847⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

More