Journals →  Materialy Elektronnoi Tekhniki →  2013 →  #2 →  Back

MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. DIELECTRICS
ArticleName Transparent Materials for High−Power Pulsed CO2−Lasers
ArticleAuthor V. E. Rogalin
ArticleAuthorData

FSUE «NPO Astrophysics»:

V. E. Rogalin

Abstract

In one experiment, having the aperture of the beam, comparable with dimensions of the sample, we compared the real optical damage of the main transparent materials for CO2−lasers: BaF2, NaCl, KCl, KBr, RbI, AgCl, CsI, KРС−5, KPC−6, ZnSe, ZnS, GaAs и Ge. Experimentally and theoretically we compared the nonlinear losses in 13 crystals, when the radiation in the range of 107—4 ⋅ 108 W/сm2 passed through them. The «tail» of the impulse was practically completely absorbed by plasma of optical breakdown of air in TEA CO2−laser, but the «peak» — only partially — by «hot» disbalanced charge carriers in the crystal. The losses of laser radiation exponentially depend on band gap of material. The peculiarities of damage Ge single crystals by high power pulsed CO2−laser were investigated. For the first time windows from Ge (diameter — 420 mm) were elaborated, produced and tested. We looked into, how parameters of crystal lattice, admixtures and structure of point defects, which can be changed by influence X−ray irradiation and annealing, can influence on the process of laser volume pores generation in alkali halides. We revealed dependence of pore dimensions from influence conditions, parameters of high−power laser beam, energy of crystal lattice. We studied kinetics of thermal annealing for to diminish dimensions of this pores.

keywords TEA CO2−lasers, window, optical damage, Gе, GaAs, ZnSe, KPC−5, KРС−6, NaCl, KCl, BaF2, single crystals, alkali halides, plasma generation, impurity centers, optical breakdown, absorbing micro inhomogeneous, micro damage, pores.
References

1. Baranov, G. A. Moshchnye impul'snye SO2−lazery vysokogo davleniya i ikh primeneniya / G. A. Baranov, A. A. Kuchinskiy // Kvantovaya elektronika. − 2005. − T. 35, № 3. − S. 219—229.
2. Ashurly, Z. I. Elektrorazryadnyy impul'snyy SO2−lazer dlya issledovatel'skikh tseley / Z. I. Ashurly, Yu. M. Vas'kovskiy, I. A. Gordeeva, L. V. Malyshev, R. E. Rovinskiy, A. A. Kholodilov // Tam zhe. − 1980. − T. 7, № 7. − S. 1456—1460.
3. Apollonov, V. V. Moshchnyy elektrorazryadnyy SO2−lazer s dobavkami v smes' legkoionizuemykh veshchestv / V. V. Apollonov, Yu. M. Vas'kovskiy, M. I. Zhavoronkov, A. M. Prokhorov, R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin, N. D. Ustinov, K. N. Firsov, I. S. Tsenina, V. A. Yamshchikov // Tam zhe. − 1985. − T. 12, № 1. − S. 5—9.
4. Shmakov, V. A. Silovaya optika / V. A. Shmakov. − M. : Nauka, 2004. − 318 s.
5. Atamanyuk, V. M. Vzaimodeystvie lazernogo izlucheniya s materialami optiko−elektronnoy tekhniki / V. M. Atamanyuk, O. V. Volodin, I. V. Dyachenko, N. S. Zakharov, A. F. Kovalenko, A. V. Kozlov, S. A. Komarov, T. A. Mikhaylova, A. V. Nikonov, V. E. Rogalin, M. V. Sakharov, I. P. Sukhanov, Ya. A. Sukhanov, A. V. Fedichev. − Sergiev Posad : TsFTI MO RF, 2004. − 176 s.
6. Marsh, J. Infrared optical materials for 8−13 μm / J. Marsh, J. Savage // Infrared Phys. − 1974. − V. 14, N 12. − P. 85—91. 7. Yablonovitch, E. Optical dielectric strength of alkali−halide crystals obtained by laser−induced breakdown / E. Yablonovitch // Appl. Phys. Lett. − 1971. − V. 19, N 11. − P. 495—497.
8. Milam, D. Method and apparatus for determining the mechanism responsible for laser induced damage / D. Milam, R. A. Bradbury, R. H Picard., M. Bass // Pat. USA, 356−239/G01№21/16/, № 3999865; Zayavl. 09.12.74; Opubl. 28.12.76.
9. Gorshkov, B. G. Razmernyy effekt i statistika lazernogo razrusheniya ShchGK na dline volny 10,6 mkm. / B. G. Gorshkov, Yu. K. Danileyko, A. A. Manenkov, A. M. Prokhorov, A. V. Sidorin // Kvantovaya elektronika. − 1981. − T. 8, № 1. − S. 148—154.
10. Datskevich, N. P. Opticheskaya prochnost' IK−materialov dlya impul'snykh SO2−lazerov pri bol'shikh pyatnakh oblucheniya. / N. P. Datskevich, N. V. Karlov, G. P. Kuz'min, A. A. Nesterenko, E. V. Sisakyan // Kratkie soobshcheniya po fizike. − 1983. − № 6. − C. 3—7.
11. Kazantsev, S. G. Prokhodnaya optika moshchnykh shirokoaperturnykh impul'snykh lazerov srednego IK−diapazona / S. G. Kazantsev. Avtoref. diss. … dokt. tekhn. nauk. − M. : MISiS, 2002. − 49 s.
12. Smirnov, Yu. M. Vzaimodeystvie termicheskikh usloviy pri roste monokristallov s diametrami do 600 mm / Yu. M. Smirnov, I. A. Kaplunov // Fizika kristallizatsii. − Tver', 1994.
13. Levinzon, D. I. Pogloshchenie IK−izlucheniya v germanii / D. I. Levinzon, R. E. Rovinskiy., V. E. Rogalin, E. P. Rykun, I. S. Tsenina, V. A. Shershel' // Materialy ІKh soveshchaniya po polucheniyu profilirovannykh kristallov i izdeliy sposobom Stepanova i ikh primeneniyu v narodnom khozyaystve. − L., 1982. − S. 123—126.
14. Rovinskiy, R. E. Opticheskie svoystva i oblasti primeneniya poluprovodnikovykh monokristallov germaniya / R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin, V. A. Shershel' // Izv. AN SSSR. Ser. fizicheskaya. − 1983. − T. 47, № 2. − S. 432—435.
15. Artyushenko, V. G. Kristally galogenidov talliya s malymi opticheskimi poteryami / V. G. Artyushenko, E. P. Bochkarev, S. A. Voronina, G. G. Glavin, V. F. Golovanov, T. I. Darvoyt, E. I. Dianov, Yu. V. Kormilitsin // Kvantovaya elektronika. − 1980. − T. 7, № 8. −S. 2037—2039.
16. Goriletskiy, V. I. Avtomatizirovannoe vytyagivanie iz rasplava krupnogabaritnykh shchelochno−galoidnykh monokristallov / V. I. Goriletskiy, V. A. Nemenov. V. G. Protsenko, A. V. Radkevich, L. G. Eydel'man // Rasshirennye tez. VІ Mezhd. konf. po rostu kristallov. − M., 1980. − T. 3. − C. 17—19.
17. Rogalin, V. E. Modelirovanie protsessov proskal'zyvaniya na granitse na bikristallakh khloristogo serebra / V. E. Rogalin, A. V. Shalimova, M. P. Shaskol'skaya // Izv. AN SSSR. Ser. fizicheskaya. − 1976. − T. 41, № 7. − S. 1537—1541.
18. Konov, V. I. Opticheskiy proboy gazov vblizi poverkhnosti tverdykh tel / V. I. Konov: Avtoref. diss. … dokt. fiz.−mat. nauk. − M. : FIAN, 1982. − 48 s.
19. Kulikov, V. G. Prokhozhdenie izlucheniya impul'snogo SO2−lazera cherez poluprovodnikovye kristally / V. G. Kulikov, R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin, A. A. Kholodilov // Tez. dokl. ІV Vsesoyuz. soveshchaniya po nerezonansnomu vzaimodeystviyu opticheskogo izlucheniya s veshchestvom. − L. : Nauka, 1978. − S. 243—244.
20. Rovinskiy, R. E. Prokhozhdenie izlucheniya impul'snogo SO2−lazera cherez dielektricheskie kristally / R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin, A. A. Kholodilov, V. M. Chutko // Tam zhe. − L. : Nauka, 1978. − S. 321—322.
21. Rovinskiy, R. E. O nelineynom pogloshchenii impul'sa izlucheniya SO2−lazera pri ego prokhozhdenii cherez opticheskie materialy / R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin // Tam zhe. − L. : Nauka, 1981. − S. 346—347.
22. Rayzer, Yu. P. Lazernaya iskra i rasprostranenie razryadov / Yu. P. Rayzer. − M. : Nauka, 1974. − 308 s.
23. Levinzon, D. I. Issledovanie monokristallov profil'nogo germaniya, obluchennykh impul'snym SO2−lazerom / D. I. Levinzon, R. E. Rovinskiy, V. E. Rogalin, E. P. Rykun, A. L. Traynin, I. S. Tsenina, E. G. Sheykhet // Izv. AN SSSR. Ser. fizicheskaya. − 1979. − T. 43, № 9. − S. 2001—2005.
24. Rogalin, V. E. O poroobrazovanii v shchelochno−galoidnykh monokristallakh pod deystviem impul'sa elektromagnitnogo izlucheniya / V. E. Rogalin, T. I. Samoylova, N. A. Tishchenko, M. P. Shaskol'skaya // FTT. − 1980. − T. 22, № 12. − S. 3549—3554.
25. Rogalin, V. E. O vzaimodeystvii impul'sa IK−izluche niya s tsentrami okraski v NaCl / V. E. Rogalin, N. A. Tishchenko, M. P. Shaskol'skaya // ZhTF. − 1980. − T. 50, № 5. − S. 1077—1079.
26. Rogalin, V. E. Kinetika otzhiga por, voznikayushchikh pri tochechnom mikrovzryve v ob"eme kristalla / V. E. Rogalin, T. I. Samoylova, M. P. Shaskol'skaya // Kristallografiya. − 1980. − T. 25, № 5. − S. 1100—1101.
27. Poyurovskaya, I. E. O volne ionizatsii, podderzhivaemoy moshchnym lazernym izlucheniem / I. E. Poyurovskaya, M. I. Tribel'skiy, V. I. Fisher // ZhETF. − 1982. − T. 82, vyp. 6. − S. 1840—1852.
28. Voszka, R. Growth of single crystals at the research laboratory for crystal physics / Voszka R. // Acta Physica Acad. Sci. Hung. − 1979. − V. 47, N 1−3. − P. 5—11.
29. Savost'yanova, M. V. O prirode okrashennoy kamennoy soli / M. V. Savost'yanova // Izv. fiz.−mat. in−ta im. V. A. Steklova AN SSSR. − 1929. − № 3. − S. 169.; Z. Physik. − 1930. − N 64. − S. 262.
30. Rogalin, V. E. Polikristallicheskie almazy − novyy konstruktsionnyy material dlya silovoy optiki i elektroniki / V. E. Rogalin // Mater. konf. V Mezhdunar. foruma «Lazernye i opticheskie sistemy i tekhnologii». − M., 2009. − S. 12—18.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back