Порог поражения лазером - Laser damage threshold

В порог лазерного поражения (LDT) или порог лазерного повреждения (LIDT) это предел, при котором оптика или материал будут повреждены лазер Учитывая флюенс (энергия на площадь), интенсивность (мощность на площадь), и длина волны. Значения LDT актуальны как для пропускающих, так и для отражающих оптических элементов, а также в приложениях, где предполагаемым результатом является индуцированная лазером модификация или разрушение материала.

Механизмы

Термический

Для длинных импульсов или непрерывная волна В лазерах основной механизм повреждения имеет тенденцию быть тепловым. Поскольку и передающая, и отражающая оптика имеют ненулевое поглощение, лазер может передавать тепловую энергию в оптику. В определенный момент может быть достаточно локализованного нагрева, чтобы повлиять на свойства материала или вызвать тепловой удар.

Диэлектрический пробой

Диэлектрический пробой возникает в изоляционных материалах всякий раз, когда электрического поля достаточно для индукции электропроводности. Хотя эта концепция более распространена в контексте постоянного и относительно низкочастотного переменного тока. электротехника электромагнитных полей от импульсного лазера может быть достаточно, чтобы вызвать этот эффект, вызывая структурные и химические изменения оптики.

Лавина

Для очень коротких импульсов большой мощности, сход лавины может случиться. При такой исключительно высокой интенсивности многофотонное поглощение может вызвать быструю ионизацию атомов оптики. Эта плазма легко поглощает энергию лазера, что приводит к высвобождению большего количества электронов и убегающему «лавинообразному» эффекту, способному нанести значительный ущерб оптике.

Смягчение

Оптические системы могут смягчить последствия лазерного повреждения как за счет увеличения LDT используемой оптики, так и за счет изменения характеристик лазерного луча. Использование высокой отражательной способности (HR) диэлектрические зеркала вместо металлических зеркал - распространенная стратегия. Кроме того, луч можно расширить, уменьшив плотность энергии излучения оптики. Наконец, балку можно растянуть во времени, т. Е. "щебетал ", чтобы уменьшить мощность, падающую на оптику. Использование чирпированных лучей было ключевым нововведением в усиление чирпированных импульсов, технология, которая позволяет генерировать лучи петаваттного класса, получившие награду 2018 г. Нобелевская премия по физике.

Приложения

Некоторые приложения напрямую используют лазерный пробой, что требует знания свойств LDT материалов. Вот некоторые примеры:

внешние ссылки