Глава 6. КРИСТАЛЛЫ ДЛЯ ПРОХОДНОЙ ОПТИКИ МОЩНЫХ ЛАЗЕРОВ

С появлением мощных и -газовых лазеров с плотностью мощности излучения до в импульсном режиме и более в непрерывном режиме возникла проблема стойкости проходной (силовой) оптики (окна, призмы, линзы) к воздействию излучения. Обычно используемая в видимом диапазоне частот стеклянная проходная оптика не выдерживает воздействия столь мощных световых пучков, так как излучение этих лазеров приходится на ту область оптического спектра (10,6 мкм для и 5,3 мкм для СО-лазеров), которая находится за пределами края ИК-поглощения стекол. Например, край ИК-поглощения кварцевого стекла 5 мкм. Поэтому для проходной оптики мощных газовых ИК-лазеров приходится использовать те материалы, край ИК-поглощения которых существенно дальше, чем 10 мкм. На сегодняшний день такими материалами являются диэлектрические монокристаллы (щелочногалоидные кристаллы, и широкозонные полупроводники. Для

кристаллических материалов, используемых в проходной оптике мощных ИК-лазеров, основным критерием их работоспособности становится оптическая, или лазерная прочность. Под термином «лазерная (оптическая) прочность» понимается способность материала сохранять свои оптические свойства без необратимых изменений под воздействием лазерного излучения, а под «лазерным (оптическим) разрушением» понимаются необратимые изменения свойств кристалла под действием света. В отличие от «оптического повреждения» (optical damage), наблюдаемого под действием света в сегнетоэлектриках и объясняемого изменением электронной подсистемы кристалла, при «оптическом разрушении» происходит необратимое изменение кристаллической структуры. Эти необратимые изменения обычно приводят к потере сплошности материала и его механическому разрушению.

Причины лазерного разрушения и возможности повышения лазерной прочности в последнее время привлекали большое внимание исследователей и технологов. Лазерная прочность важна не только для оптики мощных газовых лазеров, проблемы, связанные с разрушением прозрачных сред, возникают и при эксплуатации мощных твердотельных лазеров.

Механизмы лазерного разрушения можно разделить на две группы:

1) разрушение, определяемое свойствами самого материала, - это так называемые «собственные» механизмы лазерного разрушения;

2) разрушение с участием дефектов кристаллического строения, главным образом, примесных дефектов (микровключений, пузырей и др.).

Эти механизмы оптического разрушения называют «несобственными».

К явлениям, определяющим собственные механизмы оптического разрушения, можно отнести:

а) многофотонную ионизацию (ионизация в результате одновременного поглощения электроном нескольких квантов) [1];

б) самофокусировку (под действием излучения среда приобретает фокусирующие свойства в результате фоторефракции, вызванной электрооптическим эффектом, электрострикцией и др.) [2, 3];

в) лавинную ударную ионизацию - возникновение электронной лавины под действием электромагнитного поля лазерного излучения [193].