High-power continuous-wave (CW) lasers are used in a variety of areas including industry, medicine, communications, and defense. Yet, conventional optics, which are based on multi-layer coatings, are damaged when illuminated by high-power CW laser light, primarily due to thermal loading. This hampers the effectiveness, restricts the scope and utility, and raises the cost and complexity of high-power CW laser applications. Here we demonstrate monolithic and highly reflective mirrors that operate under high-power CW laser irradiation without damage. In contrast to conventional mirrors, ours are realized by etching nanostructures into the surface of single-crystal diamond, a material with exceptional optical and thermal properties. We measure reflectivities of greater than 98% and demonstrate damage-free operation using 10 kW of CW laser light at 1070 nm, focused to a spot of 750 μm diameter. In contrast, we observe damage to a conventional dielectric mirror when illuminated by the same beam. Our results initiate a new category of optics that operate under extreme conditions, which has potential to improve or create new applications of high-power lasers.

Abstract Fault diagnosis and recovery system is designed to monitor on-orbit state of spacecraft and handle exception, which provides spacecraft security and missions succeed. This report studies the design of spacecraft fault diagnosis and recovery system from technology and architecture two respects. Technical system and modules design from top level for spacecraft fault diagnosis and recovery is proposed. And the architecture of comprehensive fault diagnosis system is also proposed, which supports spacecraft to diagnose and recover on-orbit faults.

Hybrid microresonators have served an intriguing platform for fundamental research and applied photonics. Here, we study the plasmonics-engineered coupling between degenerate optical whispering gallery modes, which can be tuned in a complex space featuring the dissipative strong, dispersive strong, and weak coupling regimes. Experimentally, the engineering of a single plasmonic resonance to a cavity mode family is examined in a waveguide-integrated high-$Q$ microdisk, from which the complex coupling coefficients are extracted and agree well with theoretical predictions. The coupling strength over 10 GHz is achieved for both dissipative and dispersive interactions, showing a remarkable enhancement compared to that induced by a dielectric scatterer. Furthermore, the far fields of hybridized cavity modes are measured, revealing the coherent interference between the radiative channels. Our results shed light on the engineering of whispering gallery modes through plasmonic resonances, and provide fundamental guidance to practical microcavity devices.