Abstract

We report laser-induced damage thresholds (LIDTs) at chemical vapor deposition (CVD)–grown diamond surfaces for 200-ps CO2 laser pulses, obtained with photoacoustic diagnostics. The results are compared with those at ZnSe and Ge surfaces under the same experimental condition. For 200-ps laser pulses, CVD diamond, ZnSe, and Ge were measured and found to have damage fluences of 1.2, 0.45, and 0.2 J/cm2, respectively, for a laser waist radius of 134 µm. Acoustic measurement indicated a relatively large variation in the LIDT of the CVD-grown diamond because of its polycrystalline structure.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.
  2. H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
    [CrossRef]
  3. R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).
  4. C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
    [CrossRef]
  5. R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
    [CrossRef]
  6. J. R. Bettis, R. A. House, and A. H. Guenther, in Laser Induced Damage in Optical Materials: 1976, A. J. Glass and A. H. Guenther, eds. NBS Sp. Publ. 462 (National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1977), p. 338.
  7. I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
    [CrossRef]
  8. Data provided by Brukker International B.V., Cuijk, The Netherlands.
  9. C. van der Linde and H. Schuler, J. Opt. Soc. Am. B 13, 216 (1996).
    [CrossRef]
  10. B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]

2000 (1)

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

1998 (1)

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

1996 (1)

1995 (2)

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994 (2)

C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
[CrossRef]

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

Babzien, M.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Bettis, J. R.

J. R. Bettis, R. A. House, and A. H. Guenther, in Laser Induced Damage in Optical Materials: 1976, A. J. Glass and A. H. Guenther, eds. NBS Sp. Publ. 462 (National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1977), p. 338.

Bigio, I. J.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Brandon, J. R.

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

Coe, S. E.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

DeSalvo, R.

C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
[CrossRef]

Dodge, C. N.

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

Feit, M. D.

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Fischer, J.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Godfried, H. P.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Guenther, A. H.

J. R. Bettis, R. A. House, and A. H. Guenther, in Laser Induced Damage in Optical Materials: 1976, A. J. Glass and A. H. Guenther, eds. NBS Sp. Publ. 462 (National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1977), p. 338.

Hall, C. E.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Harrison, R. F.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

House, R. A.

J. R. Bettis, R. A. House, and A. H. Guenther, in Laser Induced Damage in Optical Materials: 1976, A. J. Glass and A. H. Guenther, eds. NBS Sp. Publ. 462 (National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1977), p. 338.

Klein, C. A.

C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
[CrossRef]

Kriele, P.

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Kurnit, N. A.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Kusche, K.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Miller, R. P.

C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
[CrossRef]

Perry, M. D.

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Pickles, C. S. J.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Pogorelsky, I. V.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Rubenchik, A. M.

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Scarsbrook, G. A.

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

Schuler, H.

Shimada, T.

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Shore, B. W.

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Stuart, B. C.

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Sussmann, R. S.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Sweeney, C. G.

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

Tang, X.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

van der Linde, C.

van der Voorden, W. K. L.

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

Wasenczuk, A.

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

Wood, R. M.

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

Wort, C. J. H.

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

Diamond Relat. Mater. (1)

R. S. Sussmann, G. A. Scarsbrook, C. J. H. Wort, and R. M. Wood, Diamond Relat. Mater. 3, 1173 (1994).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

I. V. Pogorelsky, J. Fischer, K. Kusche, M. Babzien, N. A. Kurnit, I. J. Bigio, R. F. Harrison, and T. Shimada, IEEE J. Quantum Electron. 31, 556 (1995).
[CrossRef]

Indust. Diamond Rev. (1)

R. S. Sussmann, J. R. Brandon, S. E. Coe, C. S. J. Pickles, C. G. Sweeney, A. Wasenczuk, C. J. H. Wort, and C. N. Dodge, Indust. Diamond Rev. 58, 69 (1998).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Phys. Rev. Lett. (1)

B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE (2)

C. A. Klein, R. P. Miller, and R. DeSalvo, Proc. SPIE 2114, 25 (1994).
[CrossRef]

H. P. Godfried, S. E. Coe, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, R. S. Sussmann, X. Tang, and W. K. L. van der Voorden, Proc. SPIE 3889, 553 (2000).
[CrossRef]

Other (3)

H. P. Godfried, P. Kriele, C. E. Hall, C. S. J. Pickles, S. E. Coe, and R. S. Sussmann, Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe) (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000), paper CMJ8.

Data provided by Brukker International B.V., Cuijk, The Netherlands.

J. R. Bettis, R. A. House, and A. H. Guenther, in Laser Induced Damage in Optical Materials: 1976, A. J. Glass and A. H. Guenther, eds. NBS Sp. Publ. 462 (National Bureau of Standards, Washington, D.C., 1977), p. 338.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Typical breakdown acoustic signal (top trace) and its noise floor (lower trace) measured from our photoacoustic diagnostic. When the acoustic amplitude exceeded 40 mV, a damage spot was clearly visible at the sample surface. (b)–(d) Acoustic signal versus laser fluence with 200-ps CO2 laser pulses for (b) CVD diamond, (c) ZnSe, and (d) Ge.

Fig. 2
Fig. 2

Surface damage fluences of CVD diamond, ZnSe, and Ge at (a) 200-ps and (b) 10-ns CO2 laser-pulse widths.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Surface Damage Fluence, Intensity, and Electric Field for CVD Diamond, ZnSe, and Ge for 200-ps and 100-ns CO2 Laser Pulses

Metrics