Verfolgen und Verstehen von Laserschadensereignissen in der Optik - Teil 06

Vorläufer für Laserschäden im Nanomaßstab _ _

Anders als mikroskopische Defekte werden hier Defekte   als Vorstufen bezeichnet. Defekte beziehen sich im Allgemeinen auf beobachtbare Mikrostrukturen, die sich von den Eigenschaften der umgebenden Matrixmaterialien unterscheiden und oft durch optische Mikroskopie beobachtet werden. Die in diesem Artikel erwähnten Vorstufen können im Allgemeinen nicht direkt mit optischen Methoden beobachtet werden, und es gibt keinen offensichtlichen Unterschied in den Eigenschaften zu den umgebenden Matrixmaterialien. Der Grund, warum es als Laserschadensvorläufer im Nanomaßstab bezeichnet wird, ist, dass die typische Schadensskala in der Größenordnung von Mikrometern liegt und die Größe des Vorläufers in der Größenordnung von Submikrometern  oder sogar Nanometern liegen sollte . Der durch den nanoskaligen Laserschadensvorläufer induzierte Schaden erscheint als kleinere und dichtere Schadensgrübchen, wie in der Abbildung   gezeigt unten . Aufgrund des geringen Maßstabs und der „Unsichtbarkeit“ fehlt es immer noch an effektiven Mitteln, um sie direkt nachzuweisen und zu charakterisieren . Daher befinden sich die meisten Studien zur induzierten Schädigung durch nanoskalige Laserschadensvorläufer noch im phänomenologischen Forschungsstadium.

2.1 Manipulation und Verständnis von Laserschadensvorläufern durch Materialwachstumsprozesse

Obwohl diese Art von lasergeschädigtem Vorläufer nicht direkt beobachtet werden kann, können wir den Bildungsmechanismus von Vorläufern untersuchen, indem wir   mit dem Materialwachstumsprozess wiederholen und   Prozessparameter verwenden, um die Bildung zu regulieren   des Vorläufers, wodurch die Skaleneigenschaften des Vorläufers und seine Fähigkeit, Laserlicht zu absorbieren, beeinflusst werden. Natürlich ist diese Methode nicht allgemein genug , also nehmen wir  KDP Crystal als Beispiel.

Die Laserbeschädigung von KDP-ähnlichen Kristallen umfasst hauptsächlich Defektabsorption , Stoßionisation, Plasmaerzeugung und -ausdehnung, Stoßwellenbildung, Materialmodifikation und andere Stadien, die die Hauptursachen für Absorptionsdefektschäden im Kristall sind. SG Demos glaubt, dass solche Defekte intrinsische Defektcluster mit elektronischer Struktur sein könnten, während S. Reyné glaubt, dass solche Defekte eine ellipsoidische Struktur haben könnten .   Aber es gibt kein direktes Charakterisierungsverfahren zum Verständnis der Morphologie und Eigenschaften dieser   -Defekte. Während des schnellen Wachstums von KDP-Kristallen steigt aufgrund der Zunahme der Übersättigung der Lösung die Wahrscheinlichkeit einer spontanen Keimbildung in der Lösung erheblich an. Diese Keimbildungspartikel werden in den Kristall eingebettet und induzieren Streudefekte und andere unvollkommene Gitterdefekte. Die Forscher schlugen eine kontinuierliche Filtrationstechnologie vor, die Verunreinigungspartikel und kolloidale Partikel, die größer als die Filterporengröße in der Lösung sind, herausfiltern kann, um den Einfluss eingebetteter Verunreinigungen auf das Kristallwachstum stark zu reduzieren und somit die Möglichkeit zu verringern, unvollkommene Gitterdefekte zu induzieren, und effektiv die Laserschadensresistenz von KDP-Kristallen verbessern   ( wie in der Abbildung unten gezeigt ) . Das bedeutet, dass die Skalierung von   die  lasergeschädigten Vorläufer in KDP-Kristallen können direkt durch kontinuierliche Filtertechnologie reguliert werden, um die Schadenseigenschaften von Vorläufern mit unterschiedlichen Maßstäben zu untersuchen.

Wir haben eine sequentielle Filtrationstechnik entwickelt, um KDP-Kristalle mit unterschiedlichen Filterporen zu züchten, deren Größe 0,1 μm bzw. 0,03 μm betrug. Als Vergleichsobjekte wurden dabei diskontinuierlich filtrierte KDP-Kristalle verwendet. Wie in der Abbildung unten gezeigt, unterscheiden sich die Schadenseigenschaften der drei Arten von Kristallen erheblich. Die Null-Wahrscheinlichkeits-Schädigungsschwelle des 0,1-μm-Filter-gezüchteten Kristalls liegt nahe an der der nicht kontinuierlichen Filterprobe, aber die ir  -Schädigungswahrscheinlichkeit hat unter der hohen Energiedichte erheblich abgenommen . Das   _ Gesamtbeschädigungsresistenz   Leistung des mit 0,03 μm Filterpore gezüchteten Kristalls   wurde deutlich verbessert.