Устройство для измерения порога образования плазмы вблизи лазерного металлического зеркала Советский патент 2006 года по МПК H01S3/08 G01N21/39 

Изобретение относится к области лазерной оптики больших интенсивностей.

Известно, что при импульсном режиме облучения поверхности лазерным лучом, превышение порога образования плазмы приводит к образованию коронного разряда (С.И.Анисимов и др. "Действие излучения большой мощности на металлы", издательство "Наука", Москва, 1970 г.). При этом оптическая поверхность зеркала подвергается сильному воздействию излучения, вызывающему ожог, интенсивное испарение и образование кратеров. Величина порога образования плазмы очень сложным образом зависит от материала, конструкции, технологии изготовления и условий эксплуатации зеркала.

В настоящее время, как правило, величину порога образования плазмы определяют экспериментальным путем, доводя зеркало до разрушения. Наиболее близким к предлагаемому устройству является прибор контроля световой прочности ИТ-181, принцип действия которого основан на использовании разрушающего действия луча моноимпульсного лазера с λ = 1,06 мкм на поверхность оптических деталей (А.С.Еременко и др. "Прибор контроля лучевой прочности лазерных оптических элементов", ОМП №2, 1976 г.).

К недостаткам этого прибора следует отнести невозможность определения порога образования плазмы на реальных рабочих зеркалах без их разрушения.

Цель изобретения - сохранение работоспособности исследуемых зеркал и повышение точности определения величины порога образования плазмы.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее импульсный лазер, систему формирования излучения, измеритель мощности излучения, испытуемое зеркало, дополнительно введен пьезодатчик, расположенный с задней стороны зеркала симметрично пятну облучения. Энергия акустической волны, возникающей за счет взаимодействия излучения импульсного лазера с рабочей поверхностью зеркала и распространяющейся в теле зеркала, с помощью пьезодатчика, преобразуется в электрический сигнал.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного устройства. Оно содержит: импульсный лазер 1, систему формирования излучения 2, светоделитель 3, измеритель мощности излучения 4, испытуемое зеркало 5, пьезодатчик 6, анализирующее устройство 7.

Пучок лучей от лазера 1 с помощью системы формирования излучения 2 собирается на рабочей поверхности исследуемого зеркала 5. Возникающая акустическая волна преобразуется пьезодатчиком 6 в электрический сигнал, который регистрируется анализирующим устройством 7. Элементы 3, 4 служат для измерения мощности излучения лазера.

При допороговых плотностях мощности облучения амплитуда регистрируемого сигнала возрастает линейно с возрастанием энергии облучения. Экспериментально было установлено, что вблизи порога образования плазмы, наблюдается отступление от линейного закона изменения акустического сигнала. Так, например, для медных охлаждаемых зеркал алмазного точения с коэффициентом отражения ≈99% на длине волны облучения отступление от линейного закона изменения наступает при плотностях мощности облучения на 15-20% ниже порога образования плазмы. Для зеркал из других материалов или другой конструкции эта величина может быть определена с достаточно высокой точностью на образцах-свидетелях, а зная эту величину, легко определить порог образования плазмы любого зеркала, не доводя его до разрушения.

Изобретение относится к лазерной оптике больших интенсивностей. Сущность: устройство содержит систему формирования излучения, измеритель мощности излучения и испытуемое зеркало. При этом на задней стороне зеркала симметрично пятну излучения введен пьезодатчик, электрически связанный с анализирующим блоком. Технический результат: сохранение работоспособности испытуемого зеркала без его разрушения с одновременным повышением точности определения величины порога образования плазмы за счет нелинейного закона изменения акустического сигнала вблизи порога ее образования. 1 ил.

1. Устройство для измерения порога образования плазмы вблизи лазерного металлического зеркала, содержащее импульсный лазер, систему формирования излучения, измеритель мощности излучения и испытуемое зеркало, отличающееся тем, что, с целью сохранения работоспособности испытуемого зеркала без его разрушения с одновременным повышением точности определения величины порога образования плазмы за счет нелинейного закона измерения акустического сигнала вблизи порога ее образования, на задней стороне зеркала симметрично пятну излучения введен пьезодатчик, электрически связанный с анализирующим блоком.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью автоматизации измерений, в него введен цифропечатающий блок, входы которого соединены с выходами измерителя мощности и анализирующим блоком.