Laserschadensereignisse in der Optik verfolgen und verstehen - Teil 07

2.1 Manipulation und Verständnis von Laserschadensvorläufern durch Materialwachstumsprozesse

In Kombination mit dem statistischen Modell können aus der Schadenswahrscheinlichkeitskurve Informationen wie Precursordichte und Schwellenwertverteilung extrahiert werden, die indirekt die Informationen des Precursors widerspiegeln. Die Analyse zeigt, dass der KDP-Kristall (www.wisoptic.com) hauptsächlich einen Vorläufer mit einer Schwellenverteilung enthält. Nach kontinuierlicher Filterung ist die Schadensschwelle der Grundfrequenz des Vorläufers signifikant erhöht und die Gesamtdichte signifikant verringert, wie in der nachstehenden Tabelle gezeigt, wobei der Parameter ρ 0 die Dichte des Vorläufers darstellt und T 0 den Mittelwert angibt Wert des Vorläuferschwellenwertes und Δ T   gibt die Standardabweichung des Schwellenwertes an.

In der Literatur wird davon ausgegangen, dass diese nanoskopischen   Defekte in KDP-Kristallen sind höchstwahrscheinlich stöchiometrische Elektronendefektcluster, sodass angenommen werden kann, dass der Realteil des Brechungsindex des nanoskopischen   Defekte ist gleich dem Matrixmaterial, und die charakteristische Größe der nanoskopischen   Defekte können anhand ihrer Größe und ihres Brechungsindex bestimmt werden .  Der anfängliche Schaden tritt auf, weil die nanoskopischen Defekte bewirken, dass der Temperaturanstieg die kritische Temperatur des KDP-Kristallschadens überschreitet, indem Laserenergie absorbiert wird. Sobald die kritische Temperatur überschritten wird, schmilzt das Material und verursacht eine unkontrollierte Absorption und Beschädigung. Diese kritische Temperatur wird normalerweise mit ~550 K angenommen. Basierend auf dem Thermodiffusionsmodell, kombiniert mit den Ergebnissen der schadenskritischen Temperatur und der Schwellenwertmessung, kann die Beziehung zwischen der charakteristischen Mengeninformation von nanoskopischen Defekten in KDP-Kristallen und dem Schaden umgekehrt abgeleitet werden . Die Simulationsanalyse zeigt, dass der maximale Extinktionskoeffizient nanoskopischer Defekte in NCF-Proben etwa 4 × 10 ^–4 beträgt , und die Beziehung T (a) zwischen dem Schwellenwert der Energiedichte und dem Ausmaß nanoskopischer Defekte wird erhalten, wie in Abbildung (a ) . Je kleiner die Fehlerskala, desto höher die Schwelle . Die Schwelle größerer nanoskopischer Defekte hat keinen großen Unterschied . Die Skalenverteilung ρ (a) nanoskopischer Defekte kann durch Einsetzen der Beziehung T (a) der Energiedichte   erhalten werden Schwelle    in die Verteilungsfunktion   der Fehlerschwelle, wie in Abbildung (b) gezeigt . Die Dichte und Größenskala der nanoskopischen Defekte nehmen offensichtlich mit abnehmender Porengröße des Filters ab .

Obwohl die Größe der Vorläufer tatsächlich nicht gemessen werden kann, wird der Trend des Einflusses der Filterporengröße auf die Größe der Vorläufer im KDP-Kristall bestätigt, was mit den Simulationsergebnissen des Defekts s'   übereinstimmt Wärmeabsorptionsmodell. Einerseits zeigt es, dass die Beschädigung von KDP-Kristallen unter Grundfrequenz-Laserbestrahlung hauptsächlich von der Wärmeabsorption von   herrührt die Vorläufer mit einer Größe von  zehn Nanometern. Andererseits gibt es auch die Absorptionskennlinie   an der Vorstufen  und die quantitativen Anforderungen ihrer Größenskala   unter verschiedenen Bedingungen des Laserflusses. Dieses Forschungsergebnis spielt eine  Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Hochleistungs-KDP-Kristallen.