Влияние щелочноземельных примесей на пороги оптического разрушения и накопление лазерного повреждения при допороговом воздействии в кристаллах хлористого калия

• Автор: Васильева, Лидия Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Механизмы разрушения прозрачных диэлектриков мощным лазерным излучением
1.2. Несобственные механизмы лазерного разрушения
1.3. Накопление лазерного повреждения в прозрачных диэлектриках
1.4. Образование первичных дефектов под действием лазерного излучения и их роль в оптическом разрушении ЩГК
2. Методы экспериментов
2.1. Выращивание кристаллов и приготовление образцов
2.2. Метод измерения рассеяния света
2.3. Оптоакустический метод изучения взаимодействия лазерного излучения с веществом и измерение
порогов разрушения
3. Влияние состояния примеси на пороги оптического разрушения КС1
3.1. Характеристики выращенных кристаллов КС1 с щелочноземельными примесями
3.2. Исследование состояния щелочноземельных примесей
в КС1 методом рассеяния света

3.3. Влияние состояния примеси на порог оптического
разрушения КС1
4. Исследование накопления лазерного повреждения
в хлористом калии
4.1. Исследование эффекта накопления в хлориде калия при облучении лазерными импульсами допороговой интенсивности
4.2. Зависимость амплитуды акустического сигнала от интенсивности лазерного излучения
4.3. Релаксация изменений, происходящих в веществе
под действием лазерного излучения
4.4. Измерение оптических и ЭПР-спектров образцов КС1, подвергавшихся многократному облучению лазерными импульсами допороговой интенсивности
5. Обсуждение результатов
5.1. Разрушение с одного импульса
5.2. Накопление лазерного повреждения
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Создание технологических лазеров определило актуальность проблемы взаимодействия лазерного излучения с веществом. Лазерная техника требует применения материалов, способных выдержать высокие мощности излучения, что в значительной степени определяется прозрачностью материалов для лазерного излучения.
Прозрачность щелочно-галоидных кристаллов /ЩГК/ в широком интервале длин волн делает их перспективными материалами для проходной оптики мощных газовых лазеров. Однако недостаточная механическая прочность этих кристаллов существенно снижает возможности их применения. Выяснение механизмов лазерного разрушения, влияния на них факторов, определяющих прозрачность и прочность кристаллов, имеет не только научное, но и практическое значение.
Выбор КС1 для исследований обусловлен тем, что из класса ЩГК кристаллы хлористого калия менее гигроскопичны, более прозрачны и обладают меньшим значением коэффициента теплового линейного расширения, технологичны.
На прозрачность и прочность кристаллов в большой мере влияет наличие примесей и состояние, в котором находится примесь. Выбор примесей щелочноземельных ионов для легирования /Бг, Са, Ва, РЬ/ в данной работе обусловлен тем, что в кристаллах, выращенных из сырья марки х.ч. или ос.ч. всегда имеется некоторое количество таких примесей. Образуя комплексы, выделения метастабильных и стабильных фаз, а также комплексы с анионозамещающими двухвалентными примесями в процессе старения кристалла, они влияют на оптическое качество кристаллов. С другой стороны, известно, что добавление щелочноземельных примесей приводит к механическому упрочнению кристаллов ЩГК, что является немаловажным в связи с низкой механической прочностью этих кристаллов.

Накопление необратимых изменений в матрице приводит к катастрофическому разрушению [100-103]. Установлено, [104], что процесс деструкции при многократном облучении полимеров происходит в две стадии. На первой происходит эволюция поглощающего дефекта в результате химических реакций, которая приводит к возникновению тепловой неустойчивости. На второй стадии происходит пространственное развитие разрушения вследствие распространения ионизационной волны поглощения, перенос фронта которой обусловлен электронной теплопроводностью.
Влияние многократного воздействия лазерного излучения на щелочногалоидные кристаллы (ЩГК) исследовалось в [ 70,108, 109]. В условиях острой фокусировки ( диаметр каустики 5 и 12 мкм ) при частоте следования импульсов 4Гц ( Я =1,06 мкм, т = 15 не ) эффекта накопления в ЫаС1, КС1 и ЫР наблюдать не удалось [ 70 ]. Авторы объясняют это тем, что либо механизм разрушения сильно нелинеен по интенсивности и эффект накопления вообще отсутствует, либо времена релаксации короче, чем повторяемость импульсов, в этом случае необходимы эксперименты с более высокой частотой следования импульсов. В работе [108] методом импульсной лазерной калориметрии обнаружено для образцов NaCl и КС1 на длине волны 10,6 мкм обратимое возрастание поглощения света при интенсивностях на порядок ниже пороговой и необратимое возрастание поглощения света при облучении, начиная с интенсивностей вдвое ниже пороговой. Предполагаемая модель необратимого изменения поглощения основана на том, что присутствующие микровключения и дефекты,