Термомеханическая обработка материалов проходной оптики лазеров среднего ИК - диапазона

• Автор: Петраков, Валерий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Введение.

1 Проблемы повышения лазерной стойкости материалов

силовой ИК оптики. Обзор литературы

1.1 Механизмы повреждения материалов силовой ИК оптики под действием излучения СОглазеров.

1.2 Материалы силовой лазерной оптики и способы улучшения

их эксплуатационных характеристик.

1.3 Постановка задачи исследования

2 Методика проведения экспериментальных исследований

2.1 Кристаллы для исследования

2.2 Методика исследования напряжений и структуры деформационноупрочненных кристаллов.

2.3 Методика термомеханической обработки крупногабаритных кристаллических заготовок

2.4 Методы исследования стойкости щелочногалоидных кристаллов к воздействию лазерного излучения
2.4.1 Аппаратура для исследования стойкости ЩГК к воздействию широкоапертурного лазерного излучения
2.4.2 Методика определения стойкости ЩГК к воздействию излучения СС2лазеров.
2.5 Выводы по главе 2.
3 Термомеханическая обработка кристаллов КС
3.1 Примеси в щелочногалоидных кристаллах.
3.2 Пластичность ЩГК и деформационное упрочнение кристаллов КС1
3.3 Морфология пластичности кристаллов КС
3.4 Исследование влияния режимов деформационного упрочнения на механические характеристики КС
3.4.1 Температурная зависимость предела текучести деформационноупрочненных кристаллов.
3.4.2 Температурная зависимость характеристик релаксации напряжений в деформационноупрочненных кристаллах.
3.5 Влияние деформационного упрочнения на оптические характеристики кристаллов КС
3.5.1 Влияние деформации на коэффициент поглощения кристаллов КС1 на длине волны ,6 мкм.
3.5.2 Влияние деформации на расходимость оптического луча.
3.6 Выводы по главе 3.
4 Исследование лазерной стойкости деформационноупрочненных щелочногалоидных кристаллов
4.1 Морфология повреждений, возникающих под действием импульсного лазерного излучения.
4.2 Стойкость кристаллов КС1 к воздействию непрерывного, импульсного и импульснопериодического лазерного излучения
4.3 Выводы по главе
5 Возможности использования пластической деформации для создания
плоских дифракционных оптических элементов мощных СОглазеров.
5.1 Дифракционные оптические элементы фокусаторы Ж излучения
5.2 Получение дифракционного рельефа на поверхности кристалла КС1
5.2.1 Выбор материала пуансона и изготовление пуансона для получения высокого качества поверхности
деформируемого кристалла КС1.
5.2.2 Создание дифракционного рельефа на поверхности КС
в режиме термомеханической обработки.
5.3 Влияние температуры и степени деформации на оптическое пропускание деформированных кристаллов КС1 с дифракционным рельефом.
5.4 Выводы по главе
Заключение. Основные результаты работы и выводы.
Список использованных источников


Целью работы является разработка метода повышения стойкости оптических элементов из ЩГК к лазерному воздействию путем увеличения механической прочности кристаллов при сохранении высоких оптических характеристик ЩГК. ИК лазерной оптики с помощью пластической деформации. Установлена зависимость упрочнения ЩГК от вида микроструктуры, полученной в результате ТМО в диапазоне температур К. Определены оптимальные условия ТМО, обеспечивающие упрочнение кристаллов, сохранение низкого коэффициента поглощения и устойчивость полученной микроструктуры при повышенных температурах температура деформации К, степень деформации , скорость деформации 0,0,1 мммин. Установлено, что изготовленные из упрочненных кристаллов оптические элементы проходной лазерной оптики имеют повышенную стойкость к лазерному воздействию при различных режимах облучения значения порогов лазерного повреждения объема и поверхности деформационноупрочненных ЩГК в 1,,5 раза выше, чем у монокристаллов. Показана возможность использования пластической деформации путем одноосного сжатия пластин КС1 для получения дифракционных оптических элементов на поверхности ЩГК. Разработаны режимы ТМО для деформационного упрочнения оптических элементов из кристаллов КС1. Разработано стендовое оборудование для получения крупногабаритных деформационноупрочненных заготовок оптических элементов широкоапертурных СОглазеров из кристаллических пластин ЩГК диаметром до 0 мм путем сжатия при температурах 0 0 К при усилиях до кН и скоростях деформации 0,1 мммин. Разработан метод получения дифракционных оптических элементов путем деформации сжатием монокристаллов ЩГК, позволяющий получать дифракционные решетки, линзы Френеля и другие дифракционные оптические элементы проходной ИК лазерной оптики. Технология производства и обработки оптического стекла и материалов. Москва, ноября г. Дом оптики. IV Всероссийской научнотехнической конференции Проблемы создания лазерных систем. Радужный, сентября г. VI I. Международной конференции по физике кристаллов Кристаллофизика го века, посвященной памяти М. П.Шаскольской. Москва, октября г. Лазеры на парах металлов. Лоо, сентября г. Лазеры. Измерения. Информация. СПетербург, июня г. VII I. По теме диссертации опубликовано печатных работ 4 статьи в журналах и 9 тезисов докладов. ИК оптики. Создание надежной и долговечной проходной оптики мощных широкоапертурных Слазеров ограничено выбором РЖ материалов оптических элементов ОЭ силовой оптики окон вывода излучения, линз, призм, клиньев и др. Лучевая прочность ОЭ силовой лазерной оптики определяется как свойствами материалов ОЭ, так и свойствами лазерного излучения. Излучение мощных Слазеров характеризуется высокой плотностью мощности 6Втсм2 при больших апертурах излучения 3 см и различных временах воздействия от коротких импульсов со временем излучения с до непрерывного излучения . Для выбора материалов ОЭ силовой лазерной оптики необходимы исследования их стойкости к лазерному воздействию при реальных условиях эксплуатации. К настоящему времени определился ряд ионных и полупроводниковых кристаллов, наиболее полно удовлетворяющих этим требованиям. Их основные оптические, физикохимические, механические характеристики приведены в таблицах 14. КС1 4, 8. ЗО3 см1 и
поликристаллического диаметром до 0 мм с см 7, ,. Но учитывая сильную температурную зависимость коэффициента поглощения полупроводников следует признать, что для силовой оптики мощных СОглазеров наиболее предпочтительны кристаллы КС1, наилучшие образцы которых имеют см1 при размерах 5x0 мм, а у серийно выпускаемых НПО Монокристаллреактив монокристаллов КС1 с буЮ4 см1 при диаметре до 0 мм. Величина порога лазерного пробоя монокристаллов КС1 излучением СОглазера достигала 8 8Втсм2 ,,. Исследования лазерного повреждения поверхности и объема материалов ОЭ силовой ИК оптики свидетельствуют, что процессы, определяющие лазерное повреждение материалов, принципиально различаются в зависимости от условий воздействия и параметров лазерного излучения, технологии получения и обработки материалов и их оптического качества 7. Таблица 1. Таблица 1. Ав 5,6 7 0, 5,7 н.