Проходная оптика мощных широкоапертурных импульсных лазеров среднего ИК диапазона

• Автор: Казанцев, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 242 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ СИЛОВОЙ ИК ОПТИКИ И СОЗДАНИЕ ОКОН

мощных импульсных со2лазеров

1.1. Материалы силовой ИК оптики, механизмы их повреждения иод действием лазерного излучения
1.2. Технологические способы улучшения эксплуатационных характеристик материалов силовой ИК оптики

1.3. Конструкционные особенности построения окон мощных Слазеров

1.4. Выводы по главе

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНОЙ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

СИЛОВОЙ ИК ОПТИКИ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И

МОРФОЛОГИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ

2.1. Методика исследования стойкости материалов силовой ИК оптики к воздействию лазерного излучения
2.2. Виды повреждений, возникающих в материалах под действием импульсного, импульснопериодического и непрерывного излучения Слазера
2.3. Выводы по главе
3. ПОВРЕЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ СИЛОВОЙ ИК ОПТИКИ
ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ МЕХАНИЗМЫ И
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
3.1. Механизм повреждения поверхности оптических элементов микросекундными импульсами лазерного излучения
3.2. Размерный эффект и статистика порогов лазерного повреждения объема материалов силовой ИК оптики
3.3. Механизм повреждения объема оптических элементов микросекундными импульсами лазерного излучения
3.4. Механизм повреждения материалов силовой Ж оптики при непрерывном и импульснопериодическом режимах облучения
3.5. Смена механизмов повреждения при изменении длительности лазерного импульса
3.6. Вывода по главе 3
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ СИЛОВОЙ ИК ОПТИКИ К ЛАЗЕРНОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ
4.1. Лазерная обработка поверхности оптических элементов
4.2. Термомеханическая обработка щелочногалоидных кристаллов
4.2.1. Влияние высокотемпературной деформации и рекристаллизации монокристаллов КС1 и на их механические свойства и оптическое качество
4.2.2. Лазерная стойкость деформационноупрочненных кристаллов
4.3. Выводы по главе 4
5. КОНСТРУКЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И СЮКА СЛУЖБЫ СИЛОВОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОПТИКИ
5.1. Сегментированное лазерное окно
5.2. Секционированное лазерное окно
5.3. Способы снижения неравномерности лазерного излучения, подводимою к оптическим элементам
5.4. Конструкционнотехнологические способы повышения надежности и срока службы оптических элементов лазерных
окон
5.5. Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Предложена многостадийная модель механизма повреждения объема, инициируемого поглощающей неоднородностью с дальнейшим развитием по типу ударной лавинной ионизации. Обнаружено возникновение центров окраски при пробое объема щелочногалоидных кристаллов под действием импульсного лазерного излучения, предложена физическая модель механизма окрашивания стенок трещин. РЖ оптики к лазерному воздействию в диапазоне с. Установлены пороговые условия доминирования механизмов повреждения, характерные для импульсного, импульснопериодического и непрерывного режимов облучения и дано обоснование границ применимости технологических и конструкционных методов повышения лазерной стойкости материалов. В четвертой главе представлены результаты разработки технологических способов повышения лазерной стойкости материалов РЖ оптики лазерной обработки поверхности оптических элементов широкоапертурным импульсным излучением и термомеханической обработки щелочногалоидных монокристаллов. Показано, что лазерная обработка оптических элементов импульсами широкоапертурного излучения с плотностью энергии не более Дж ем2 и частотой следования менее кГц позволяет повысить порог оптического повреждения поверхности до Джем2 и увеличить срок службы в раз. Увеличение лазерной стойкости и срока службы оптических элементов объясняется лазерной очисткой их поверхности от адсорбентов. Приведены результагы разработки способа термомеханической обработки 1ЦГК с целью улучшения их механических характеристик. Установлено, что наиболее предпочтительным является режим деформационного упрочнения путем однократного одноосного сжатия монокристаллических пластин вдоль направления 1 при температурах С до степени деформации 5. В результате пластической деформат щи монокристаллов и последующей рекристаллизации в ЩГК образуется наиболее однородная мелкозернистая поликристаллическая структура. Оптические элементы, изготовленные из упрочненных ЩГК, имеют более высокую лазерную стойкость при импульсном режиме облучения и более продолжительный срок службы под действием непрерывного лазерного излучения. В пятой главе приведены результаты разработки способов повышения надежности и срока службы силовой Ж оптики за счет оптимизации конструкции лазерных окон и снижения неравномерности подводимого к ним лазерного излучения. Представлены результаты разработки сегментированных и секционированных лазерных окон, способов повышения качества импульсного лазерного излучения с высокой исходной неравномерностью распределения интенсивности в сечении луча за счет установки защитных оптических элементов и применения растровых зеркальных систем. Приведены результаты разработки конструкционнотехнологических способов повышения надежности и срока службы оптических элементов импульсных и непрерывных лазеров среднего Ж диапазона. В заключении приводятся основные результаты и выводы работы. Разработка проходной оптики мощных широкоапертуриых импульсных Слазеров сопряжена с необходимостью обоснованного выбора ИК материалов, удовлетворяющих определенным требованиям и проведению исследований по стойкости их к лазерному воздействию при реальных условиях эксплуатации. К настоящему времени определился ряд ионных и полупроводниковых кристаллов, наиболее полно удовлетворяющих этим требованиям. Их основных оптические, физикохимические, механические и некоторые коммерческие характеристики приведены в табл. Экспериментальные и теоретические исследования по применению этих материалов для создания оптики Слазеров позволили выработать критерии качества, с помощью которых наиболее перспективными были названы кристаллы и 4,,,. В результате совершенствования технологии получения этих материалов ,, разработаны способы выращивания монокристаллического диаметром 0 мм и с и иоликристаллического диаметром до 0 мм с см1 7,,, а также монокристаллического I, наилучшие образцы которого имеют 9 Ю5 см1 при размерах 5x0 мм, а у серийно выпускаемых НПО Монокристалдреактив7 монокристаллов Ю4 см1 при диаметре до 0 мм ,,. Таблица 1. Таблица 1. Ое 5,7 0 0, 6 6 н. Ль 5,6 7 0, 5,7 н. Таблица 1. Таблица 1. СТ Газофазное хим.