Устройство для измерения порога образования плазмы вблизи лазерного металлического зеркала

Устройство для измерения порога образования плазмы вблизи лазерного металлического зеркала

Реферат

 

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.

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 = 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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ