Отслеживание и понимание событий лазерного повреждения в оптике — Часть 06

Предвестники повреждения наноразмерным лазером _ _ _

В отличие от микроскопических дефектов, дефекты  здесь называются прекурсорами. Дефекты обычно относятся к наблюдаемым микроструктурам, которые отличаются от характеристик окружающих материалов матрицы, и часто наблюдаются с помощью оптической микроскопии. Прекурсоры, упомянутые в этой статье, как правило, не могут быть непосредственно обнаружены оптическими методами, и нет очевидных отличий по характеристикам от окружающих матричных материалов. Причина, по которой его называют наноразмерным предшественником лазерного повреждения, заключается в том, что типичный масштаб повреждения имеет порядок микрона , а размер предшественника должен быть порядка субмикрона   или даже нанометра . Повреждение, вызванное наноразмерным лазерным предшественником повреждения, проявляется в виде меньших и более плотных ямок повреждения, как показано на рисунке   ниже . Из-за мелкомасштабности и «незаметности» до сих пор отсутствуют эффективные средства для их непосредственного обнаружения и характеризации . Таким образом, большинство исследований по индуцированному повреждению наноразмерных лазерных предвестников остаются на стадии феноменологических исследований.

2.1 Манипулирование и понимание предшественников лазерного повреждения посредством процессов роста материала

Хотя этот тип прекурсора, поврежденного лазером, нельзя наблюдать напрямую, мы можем исследовать механизм образования прекурсора , повторяя  процесс роста материала и используя   параметры процесса для регулирования формирования   предшественника, тем самым влияя на масштабные характеристики предшественника и его способность поглощать лазерный свет. Конечно, этот метод не является достаточно общим , поэтому мы  берем в качестве примера кристалл KDP.

Лазерное повреждение KDP-подобных кристаллов в основном включает поглощение дефектов , ударную  ионизацию, генерацию и расширение плазмы, образование ударной волны, модификацию материала и другие этапы, которые являются ключевыми причинами разрушения дефектов поглощения в кристалле . С.Г. Демос считает, что такие дефекты могут быть кластерами собственных дефектов с электронной структурой, а С. Рейне полагает, что такие дефекты могут иметь эллипсоидальную структуру .   Но нет прямого метода характеризации для понимания морфологии и характеристик этих   дефектов. При быстром росте кристаллов KDP из-за увеличения пересыщения раствора вероятность спонтанного зародышеобразования в растворе значительно возрастет. Эти зародышевые частицы будут внедряться в кристалл и индуцировать дефекты рассеяния и другие дефекты несовершенной решетки. Исследователи предложили технологию непрерывной фильтрации, которая может отфильтровывать частицы примесей и коллоидные частицы, размер которых превышает размер пор фильтра в растворе, чтобы значительно уменьшить влияние внедренных примесей на рост кристаллов, следовательно , уменьшить вероятность возникновения дефектов несовершенной решетки и эффективно улучшить стойкость кристаллов KDP к лазерному повреждению   ( как показано на рисунке ниже ) . Это означает, что шкала    прекурсоры, поврежденные лазером, в кристаллах KDP могут напрямую регулироваться с помощью технологии непрерывной фильтрации для изучения характеристик повреждения прекурсоров с различными масштабами.

Мы разработали метод последовательной фильтрации для выращивания кристаллов KDP с различными фильтрующими порами, размер которых составлял 0,1 мкм и 0,03 мкм соответственно. При этом в качестве объектов сравнения использовали прерывисто фильтрованные кристаллы KDP. Как показано на рисунке ниже, характеристики повреждения трех типов кристаллов существенно различаются. Порог нулевой вероятности повреждения кристалла, выращенного на фильтре размером 0,1 мкм, близок к порогу образца прерывистого фильтра, но вероятность повреждения ir  значительно уменьшилась при высокой плотности энергии .   _ _ общая устойчивость к повреждениям   характеристики кристалла, выращенного с фильтром с размером пор 0,03 мкм   был значительно улучшен.