ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 5

Глава 1 Оптика СО2 - лазеров. Свойства используемых материалов 14

1.1. Мощные импульсные CO₂- лазеры и особенности их конструкции 14

1.2. Условия работы выходных зеркал и окон мощных лазеров; факторы,

влияющие на их работоспособность 20

1.3.

для выбора оптических материалов мощных лазеров 32

1.3.1. Алмаз: оптические свойства и перспективы применения в CO₂- лазерах 48

1.3.2. Свойства прозрачных материалов 55

1.4. Оптические свойства металлических зеркал для CO₂- лазеров 59

Выводы 66

Глава 2 Спектрофотометрические исследования оптических материалов 67

2.1. Методики измерений 68

2.2. Исследование фильтров - ослабителей излучения 70

2.3. Поглощение ИК - излучения в монокристаллах германия 75

2.4. Исследование влияния изотопической чистоты на оптические свойства

германия 78

2.5. Оптические свойства лейкосапфира в области 10,6 мкм 83

2.6. Влияние поверхностных дефектов полированной поверхности меди на

коэффициент отражения в ИК - области 88

Выводы 89

Г лава 3 Пороги плазмообразования вблизи оптической поверхности и

влияние плазмы воздуха на прохождение лазерного импульса через оптический элемент. Морфология возникающих повреждений 90

3.1. Методики исследований и описание экспериментальных установок 93

3.1.1. Методика эксперимента по исследованию порога энергетического

порога повреждения оптических материалов 93

3.1.2. Методика эксперимента по исследованию прохождения лазерного

импульса через оптический элемент 98

3.1.3. Разработка и исследование характеристик фотоприёмников на эффекте

фотонного увлечения дырок в германии 101

3.2. Особенности возникновения плазменного образования вблизи поверхности оптических материалов и его взаимосвязь с их реальной

оптической стойкостью 106

3.3.

материалов, возникающих в результате воздействия 113

3.4. Особенности прохождения импульса излучения СО2 - лазера через

плазму оптического пробоя воздуха. 121

3.5. Особенности прохождения пиковой части лазерного импульса через

прозрачные оптические элементы. 125

3.6. Возможные механизмы потерь излучения СО2 - лазера при прохождении

через прозрачную оптику. Обсуждение полученных результатов 135

Выводы 137

Глава 4 Особенности взаимодействия излучения импульсного СО2 - лазера

с монокристаллами германия 139

4.1. Технология химико-механического полирования монокристаллического

германия 141

4.2. Методика экспериментов по исследованию результатов воздействия

лазерного излучения на монокристаллы германия 144

4.3. Прохождение мощного лазерного импульса через монокристаллы

германия 146

4.4. Морфология «лазерных» повреждений в германии 149

4.5. Обсуждение полученных результатов 159

Выводы 164

Глава 5 Поглощающие микронеоднородности в ЩГК и их влияние на

оптическую стойкость 165

5.1. Методика проведённых исследований 167

5.2. Морфология объёмных «лазерных» повреждений в ЩГК 170

5.3. Статистика распределения полостей по размерам в зависимости от

условий лазерного воздействия 174

5.4. Влияние структуры точечных дефектов монокристалла на параметры

полостей 179

5.5. Взаимодействие импульса СО2 - лазера с радиационными дефектами в

ЩГК 181

5.6. Кинетика отжига полостей в ЩГК, возникающих после воздействия

лазерным импульсом 189

5.7. Способ определения оптической однородности в кристаллах 192

5.8. Особенности оптического пробоя на поглощающих

микронеоднородностях в ЩГК. Обсуждение полученных результатов 194

Выводы 203

Г лава 6 Оптическая стойкость медных зеркал для мощных импульсных СО2

- лазеров 205

6.1. Нелинейные процессы при отражении мощного импульса излучения с

λ=10,6 мкм от медного зеркала 206

6.2.

CO₂-лазера 210

6.2.1. Эксперимент 210

6.2.1.1. Измерение шероховатости поверхности исследуемого образца 215

6.2.2. Теоретический анализ результатов эксперимента 217

6.2.2.1. Возможность аномально высокого поглощения излучения образцом 219

6.2.2.2. Решение уравнения теплопроводности для описываемого случая 222

6.3. Деградация и восстановление медных зеркал импульсного СО2 - лазера 231

6.4. Предлагаемая методика лазерно-химической очистки металлических

поверхностей 235

Выводы 237

Глава 7 Алмазная оптика для мощных лазеров 238

7.1. Получение образцов поликристаллических алмазов. Их физико-

химические свойства 239

7.2. Некоторые применения поликристаллических алмазов в электронике 242

7.3. Стойкость алмазной оптики в луче мощного волоконного лазера 246

7.3.1. Оценка качества лазерного луча по распределению излучения 254

7.3.2. Оценка нагрева теплоносителя 255

7.3.3. Экспериментальное изучение стойкости охлаждаемой оптики из ПА 256

7.3.4. Изучение степени однородности температурного поля в

водоохлаждаемом окне из ПА 259

7.4. Модель нагрева алмазного окна мощным лазерным излучением 262

7.5. Обсуждение полученных результатов 267

Выводы 270

Глава 8 Некоторые примеры реализации полученных результатов 272

8.1. Оптимизация параметров резонатора мощного импульсного CO₂- лазера 272

8.2. Экспериментальное исследование когерентного сложения излучения

двух широкоапертурных импульсных CO₂- лазеров 278

8.3. Исследование поверхности оксидированного алюминия после

воздействия импульса CO₂- лазера 281

Выводы 295

Заключение 296

Литература 306

Приложение 344

Список сокращений и обозначений 346