Введение к работе
Актуальность темы. Экспериментальные исследования по термоядерному синтезу, технологиям лазерной обработки материалов, системам навигации и связи к т.д., для которых созданы COg-лазеры с уровнями внходной моцности, достигающими сотен киловатт в импульс-но-периодическом режиме и десяткоз тераватт в импульсном, обострили вникание к проблеме повыделил лучезой стойкости к долговечности элементов проходной оптики широкоапертурньтс лазерных систем большой моцности.
Анализ литературных данных свидетельствует о том, что наиболее перспективными по совокупности оптических, теплофизических и механических свойств на сегодня материалами для элементов проходной оптики являются монокристаллы КС! и кп$е
Большая часть опубликованных результатов иёследозакил оптической стойкости этих кристаллов получена при воздействии сфокусированного излучения. Данные, полученные при оольиих апертурах облучения и результаты исследований размерного еффекта при оптическом разрушения 'имеют рз^брос з один-два порядка. Характеризуя оптическую стойкость материалов, исследователи зачастую не приводят всего того комплекса данных, которые позволяют однозначно её трактовать или сравнивать: качество материала, его основные характеристики, степень однородности, способ оптической обработки, сановные характеристики и качество лазерного излучения. Используются разные критерии разрушения и прогнозирования долговечности оптических элементов.
Цель и задачи работк. Целью настоящей работы била разработка способов повышения оптической стойкости и долгоэечьости элементов широкоапертурной проходной оптики и создание оптического окна ввода-вывода излучения (ОВВЮ мощного иирокоапертурного TEA СОз - лазера.
Для достижения поставленной цели потребовалось провести:
экспериментальное исследование процессов и закономерностей разрушения кристаллов KCI.JV&Cf, Вар иЭ/iSe широкоапертур-нйм излучением импульенкх и имлульсно-периодических СОр-лазеров;
экспериментальное сследование влияния термо^еханической и Лазерной обработки оптических элементов на их оптическую, стойкость и долговечность, определение оптимальных режимов обработки материалов;
- разработку конструкционных способов позшиения оптической
стойкости к долговечности оптических элементов и выбор оптималь
ной ішнструкцш для создания окна ввода-вывода излучения на ос
ново этих способов.
Научной новизной работы является:
систеї.'.-тлзацяя видов повреждений, возникающих в кристаллах КС1,Ла, Вар и itnSe под действием широкоапертурного импульсного и импульсно-периодкческого излучения СО? - лазеров;
изучеше размерной зависимости порогов лазерного пробоя широкоапертурнъгм излучением при пятнах облучения площадью до 600 ct-i и влияния -длительности импульса излучения в диапазоне .от 10"^ до 10 с на оптическую стойкость ИК-материалов;
данные с влиянии термомеханической обработки на оптическую стойкость к коэффициент поглощения кристаллов KCI иУ*й ;
определение условий лазерной обработки (тренировки) оптических элементов на основе кристаллов KCI и JTqCI на их долговечность и-оптическую стойкость;
выяснение влияния конструкционных особенностей ОВВй "на оптическую стойкость и долговечность элементов окна.
Практическая значимость работы.
Анализ результатов исследования оптической стойкости крис-талдов КСІ,МСІ, ЪаЗ?2'к2-ле позволил обосновать критерий повреждения и определить пороги лазерного пробоя оптических элементов широкоапертурным излучением импульсного и импульсно-периоди-ческого COg - лазера.
Предложены способы лазерной обработки поверхности оптических элементов, повышающей их долговечность и оптическую стойком к термомехашчсской обработки кристаллов KCI и ActC ~ одноосное высокотемпературной деформации монокристаллов, повышающей их механические характеристики и оптическую стойкость.
Разработана и экспериментально оптимизирована конструкция сегментированного 0ВВІІ.
Предложены способы экранирования и защиты оптических алемеї тов и снижения неравномерности подводимого к ним излучения.
Основные результаты и положения, выносимые на защиту;
- результаты экспериментальных исследований стойкости моно
кристаллов КСІ.ЛЗК, BaFg и З.»е и морфологии их повреждении;
результаты исследования размерного эффекта при апертуре излучения до 29 см (~ 600 сіг) я влияния длительности импульсов лазерного излучения в интервале от 1,2 не до' —I с на пороги прсбоя Ш-мате риалов;
режим термомеханической обработки и данные по .оптической стойкости упрочненных кристаллов KCI H.V&C2 (
режим лазерной, обработки и данные спектрометрических исследований лазерной ггаазіш, возникающей при импульсном облучении оптических элементов;
результаты расчетов и экспериментальных исследований по оптимизации конструкции окна ввода-вывода лазерного излучение;
экспериментальное данные и результаты расчетов по. разработке способов улучшения равномерности распределения анергии в _" сеченик лазерного излучения, подводимого к оптическим элементам;
данные по исследосанию центров окраски, образующихся н кристаллах Jfad под действием импульсного лазерного излучения. '
Апробация рясота и публикации. Отдельные вопроси диссертации докладывались на заседании НІС F0Z (г. Ленинград, 1937), фёдоровской сессия, ЛГИ (Ленинград, 1990), заседаниях НТС НПО "Астрофизика" (Владимир, 1937-1993), научны* семинарах кашедры кристаллографии f.'ilCv.C (Москва, 1989-1391).
ilo материалам диссертации опубликовано двое тезксоз докладов, шесть научно-технических, отчетов, получено пять ачтортких свидетельств и одно положительное, решение по заявкам на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, раздела с кратким изложением основных результатов и выводов, библиографии и приложения. Её объем составляет 78 страниц машинописного текста (без оглавления, рисунков, таблиц, библиографии и приложения), 70 рисунков, 20 таблиц и список цитируемой литературы из 140 наименований.
