Взаємодія потужного когерентного випромінювання з матеріалами, що застосовуються у світлотехніці

Abstract

Дисертація присвячена встановленню основних закономірностей дії потужних лазерних імпульсів в режимі генерації ударних хвиль на матеріали при наявності прозорого конденсованого середовища. Отримано аналітичний вираз для розрахунку тиску ударної хвилі. Запропоновано способи керування величиною тиску ударної хвилі шляхом зміни параметрів оптичної системи лазерної установки, товщини та виду прозорого конденсованого середовища. Вдосконалено математичну модель розрахунку температурних полів в матеріалах, опромінених наносекундним лазерним імпульсом в прозорому конденсованому середовищі. На її основі встановлено особливості механізму абляції при опроміненні в прозорому конденсованому середовищі, їх вплив на рельєф та структуру приповерхневих шарів матеріалів. Досліджено спектр пропускання LiF затвору з дефектами та вплив його стану на енергетичні параметри лазерного випромінювання, що дає можливість вибору найбільш ефективного розміщення затвору при розв’язанні конкретних задач лазерної ударно-хвильової обробки. Розроблено методику впровадження нанотрубок в твердотільну матрицю та проведено аналіз експериментальних результатів по дослідженню енерговиділення в матеріалах, пов’язаних з проходженням по них лазерних ударних хвиль.

Диссертация посвящена установлению основных закономерностей воздействия мощных лазерных импульсов в режиме генерации ударных волн на материалы при наличии прозрачной конденсированной среды. Получено аналитическое выражение для расчета давления ударной волны. Предложены способы управления величиной давления ударной волны путем изменения параметров оптической системы лазерной установки, толщины и вида прозрачной конденсированной среды. Усовершенствована математическая модель расчета температурных полей в материалах, облученных наносекундными лазерными импульсами в прозрачной конденсированной среде. На ее основе установлены особенности механизма абляции при облучении в прозрачной конденсированной среде, их влияние на рельеф и структуру приповерхностных слоев. Показано, что управление свойствами приповерхностных слоев светотехнических материалов при лазерной ударно-волновой обработке боле эффективно при облучении в прозрачной конденсированной среде с учетом температурных условий. Исследованы спектр пропускания LiF затвора с дефектами и влияние его состояния на энергетические параметры лазерного излучения, что дает возможность выбора наиболее эффективного размещения затвора при решении конкретных задач лазерной ударно-волновой обработки. Разработана методика внедрения нанотрубок в твердотельную матрицу и проведен анализ экспериментальных результатов по исследованию энерговыделения в материалах, связанного с прохождением по ним лазерных ударных волн.

In the thesis the impact of high-power laser pulses in the shock waves generation mode on materials in the presence of transparent condensed medium is studied. A theoretical model of pressure and temperature field within material under laser treatment in transparent condensed medium is proposed. The analytical formula for shock wave pressure is based on geometrical refraction of light by optical system and transparent condensed medium. The results of modelling allow choosing the optimal conditions of laser treatment by Q-switched laser GOS-1001 with LiF modulator. The transmission spectrum of LiF modulator with defects is studied. A method for the implantation of nanotubes into a solid matrix has been proposed and the experimental results on release of energy associated with shock wave propagation are analyzed.