由于脉冲激光的功率密度大且准直性好,各国争相研制体积小、功耗低、抗干扰能力强且作用距离远的大功率高频短脉冲激光器作为新型武器平台。在太空的特殊环境下,更加有利于大功率激光器作为反卫星“杀手锏”致盲甚至摧毁敌方卫星。精密的光学镜头则是各类光学侦查系统的薄弱环节,若采用激光直接辐照将对其产生致盲甚至毁伤。激光与材料相互作用时,激光脉冲的能量会经历一系列复杂的转化过程变为其他形式的能量,其中以热能和机械能对材料的宏观破坏能力最强,因此激光辐照材料的热、力效应一直是激光毁伤和激光加工等领域的研究重点。为了促进高能激光武器平台的发展与光学系统激光毁伤防护技术的进步,开展了飞秒激光辐照光学镜头热力毁伤实验研究,取得主要成果如下:a)建立了激光辐照材料表面温度场测量系统,在不同光学镜头材料和脉冲重复频率下得出镜片表面辐照点附近的温度变化时空规律,结合力学效应阐释激光热效应的变化规律,结果表明输出激光脉冲重复频率与镜头表面温度场内最高温度呈正线性相关,且频率越高温度梯度越大。b)构建了脉冲辐照下瞬态应力和动态应力应变测量系统,测得了从激光脉冲作用开始到靶板内应力波衰减的全过程,其中作用瞬间GPa级应力在脉冲结束后衰减为KPa级Lamb波;同时还得出了应力应变在光学镜头表面及其基体内随时间和脉冲频率的变化规律曲线关系,并在一定程度上对复杂的耦合力学效应进行了初步解耦。c)通过高速摄像法和显微法对光学镜头在准微观和微观尺度下进行了毁伤观测,明确了激光脉冲与透明光学玻璃材料相互作用的全物理过程,同时得到了激光辐照点位置的微观毁伤形貌,得出激光等离子体振荡频率为1000Hz,在热量和电荷量累积到一定程度时还将产生放电和爆轰现象,焦点位置还有烧蚀和穿孔现象同时伴随有大量的微裂纹产生。d)光学镜头表面增透镀膜将使热影响区与温度场畸变程度增大,温度梯度减小,干扰Lamb波在基体内传播,导致等离子体提前放电同时减弱并延迟爆轰现象,降低了穿孔深度,由此断定镀膜对光学镜片的基体具有良好的保护作用。