3.1.2 Методика эксперимента по исследованию прохождения лазерного импульса через оптический элемент

Сравнение формы импульса генерации с формой импульса, прошедшего через образец, производилось путём использования двулучевой оптической схемы, приведённой на рисунке 3.4. Прозрачные элементы схемы были изготовлены из монокристаллов хлорида натрия, а поворотные плоские зеркала - из бескислородной меди марки МОБ.

В этом эксперименте использовался тот же источник излучения (1), что и в предыдущем эксперименте. Энергия излучения лазера поддерживалась на уровне 30÷40 Дж в импульсе, а распределение излучения в луче было улучшено благодаря использованию интерференционного выходного зеркала. Его характеристики: подложка изготовлена из фторида бария - BaF₂, с нанесённым покрытием из трёхсернистого мышьяка - As₂Ss; коэффициент отражения R = 30 %, плоскостность N = 2÷3; местные ошибки An = 0,5; класс оптической чистоты P = III; клиновидность θ = 5”;. Лазерное излучение, после прохождения через клинья (2) и (3) и отражения от поворотных зеркал (4), (5), (6), фокусировалось линзой (7) на исследуемый образец (8). Далее луч, прошедший через образец, собирался линзой (9) на пластину (10) и, частично отразившись от неё, фокусировался линзой (11) на фотоприёмник (12), который регистрировал форму прошедшего импульса. Основная часть излучения, пройдя через пластину (10), поглощалась экраном из листового фторопласта (13). Реперный луч, предназначенный для контроля формы и мощности импульса генерации, отразившись от клина (3) с помощью зеркал (14), (16) и линзы (15), направлялся на фотоприёмник (17).

Для измерения энергии лазерного импульса часть излучения, отразившаяся от клина (3), фокусировалась линзой (18) на термопарный калориметр ТПИ 2-5 (19). Гелий­неоновый лазер ЛГ-126 (20), зеркало (21) и клин (2) использовались при юстировке резонатора лазера и измерительной схемы. Изменение плотности мощности излучения на поверхности образца осуществлялось калиброванными фильтрами из плёночного фторопласта (22). Для защиты от электромагнитных наводок фотоприёмники и

измерительная аппаратура, а также часть оптической схемы, располагались в экранированном боксе (23).

1 - импульсный СО₂-лазер, 12, 17 - германиевые фотоприемники,

2, 3 - клин NaCl, 13 - поглощающий экран из фторопласта,

4, 5, 6, 14, 16, 21 - поворотное зеркало 19 - калориметр ТПИ2-5,

Си, 20 - He-Ne лазер ЛГ-126,

7, 9, 11, 15, 18 - линза NaCl, 22 - фильтры из фторопласта,

8- образец, 23 - экранированный бокс

10 - пластина NaCl,

Рисунок 3.4 - Оптическая схема эксперимента

C целью снижения относительной погрешности измерений, фотоприёмники, после установки в измерительной схеме, калибровались дополнительно по показаниям калориметра. Помимо этого, для оценки точности калибровки проводимых измерений определялся порог оптического пробоя воздуха лабораторного помещения. При размере

IOO

каустики линзы 3 ? 4 мм² вероятность пробоя составила 0,5 при плотности мощности излучения Wpi ~ 200 МВт/см². Полученный результат коррелирует с литературными данными, приведёнными в монографии [317]. На рисунке 3.5, взятом из работы [317], приведены зависимости порога возникновения оптического пробоя воздуха и некоторых других газов излучением импульсного СО2 - лазера от размера каустики фокусирующей линзы. Полученное в нашей работе значение довольно точно ложится на этот график.

Рисунок 3.5 - Зависимость порога пробоя газов излучением СО2 - лазера от диаметра фокуса [317]

IOl