3.4 Особенности прохождения импульса излучения СО2 - лазера через плазму оптического пробоя воздуха.

Прежде, чем провести эксперимент по исследованию прохождения импульса излучения СО2 - лазера через прозрачные кристаллы, был исследован процесс прохождения через плазму оптического пробоя воздуха.

Рисунок 3.14 - Измеренные значения τ_oτcпри различных значениях W_piпри пробое воздуха лабораторного помещения в отсутствие мишени

Рисунок 3.15- Осциллограммы воздействующего (нижний луч) и прошедшего (верхний луч) импульсов (0,5 мкс/дел); Wpi = 230 МВт/см²

В случае оптического пробоя воздуха лабораторного помещения пиковая часть лазерного импульса проходила через возникшее плазменное образование практически без искажений. Причём в исследовавшемся диапазоне плотностей мощности нами не обнаружено уменьшение амплитуды сигнала после прохождения через воздушную плазму. Примерно через 1 мкс после начала генерации прохождение излучения через плазменное образование практически прекращалось, то есть наблюдалось так называемое явление отсечки излучения, описываемое во многих работах, например, [174,175].

различаться от импульса к импульсу. Следовательно, энергия пиковой части импульса, затрачиваемая на их «поджиг», много меньше амплитуды импульса, а кинетика роста плотности плазменного образования в каждом конкретном случае различна.

Введение преграды в лазерный луч заметно меняет картину оптического пробоя, порог которого резко снижается. Отсечка устойчиво наблюдается уже при величине Wpi порядка 20÷50 МВт/см², причём в данном случае значение τ_oτcдовольно хорошо воспроизводится от импульса к импульсу. На рисунке 3.15 показаны осциллограммы импульсов генерации и прошедшего через образец излучения. Видно, что хвостовая часть лазерного импульса заметно поглощается при прохождении через область пробоя. На рисунке 3.16 приведены зависимости времени отсечки от амплитудного значения плотности мощности лазерного излучения для 13 исследовавшихся монокристаллов: NaCl, KCl, KBr, RbI, BaF₂, AgCl, КРС-5, КРС-6, CsI, ZnS, ZnSe, GaAs, Ge. Из приведённого графика следует, что величина τ_oτcв пределах точности эксперимента практически не зависит от материала мишени. C ростом интенсивности воздействующего излучения значение τ_θτc резко уменьшается.

Рисунок 3.16- Зависимость времени отсечки (τ_oτc) от амплитудного значения ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ лазерного излучения (Wpi)

Приведённые экспериментальные данные свидетельствуют, что различие в материалах прозрачного образца, несмотря на значительное разнообразие их физико- химических свойств, практически не влияет на зависимость величины времени отсечки от плотности мощности воздействующего излучения. Этот экспериментально зафиксированный факт позволяет предположить, что эффект отсечки вызван, прежде всего, поглощением излучения плазменным образованием, возникающим вблизи поверхности образца. В работах [172-177] проведены спектральные исследования плазменных образований, полученных в сходных условиях при воздействии на различные, преимущественно непрозрачные конструкционные материалы. В спектрах излучения плазменных образований присутствуют, главным образом, линии ионов азота и кислорода, хотя и наблюдаются некоторые линии материала мишени. Таким образом, можно констатировать, что плазменное образование низкопорогового оптического пробоя воздуха, возникающее при действии лазерного импульса на поверхность прозрачного образца, поглощает хвостовую часть лазерного импульса, начиная с некоторого момента времени, зависящего от интенсивности воздействующего излучения. Пиковая часть этого импульса проходит через плазменное образование в воздухе без заметных потерь. То есть, прохождение излучения пиковой и хвостовой частей лазерного импульса через оптический элемент в условиях плазмообразования резко различается.