TRANSPARENT MATERIALS FOR HIGH-POWER PULSED CO2-LASERS

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. he 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.

1. Баранов, Г. А. Мощные импульсные СО2-лазеры высокого давления и их применения / Г. А. Баранов, А. А. Кучинский // Квантовая электроника. – 2005. – Т. 35, № 3. – С. 219—229.

2. Ашурлы, З. И. Электроразрядный импульсный СО2-лазер для исследовательских целей / З. И. Ашурлы, Ю. М. Васьковский, И. А. Гордеева, Л. В. Малышев, Р. Е. Ровинский, А. А. Холодилов // Там же. – 1980. – Т. 7, № 7. – С. 1456—1460.

3. Аполлонов, В. В. Мощный электроразрядный СО2-лазер с добавками в смесь легкоионизуемых веществ / В. В. Аполлонов, Ю. М. Васьковский, М. И. Жаворонков, А. М. Прохоров, Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, Н. Д. Устинов, К. Н. Фирсов, И. С. Ценина, В. А. Ямщиков // Там же. – 1985. – Т. 12, № 1. – С. 5—9.

4. Шмаков, В. А. Силовая оптика / В. А. Шмаков. – М. : Наука, 2004. – 318 с.

5. Атаманюк, В. М. Взаимодействие лазерного излучения с материалами оптико-электронной техники / В. М. Атаманюк, О. В. Володин, И. В. Дяченко, Н. С. Захаров, А. Ф. Коваленко, А. В. Козлов, С. А. Комаров, Т. А. Михайлова, А. В. Никонов, В. Е. Рогалин, М. В. Сахаров, И. П. Суханов, Я. А. Суханов, А. В. Федичев. – Сергиев Посад : ЦФТИ МО РФ, 2004. – 176 с.

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; Заявл. 09.12.74; Опубл. 28.12.76.

9. Горшков, Б. Г. Размерный эффект и статистика лазерного разрушения ЩГК на длине волны 10,6 мкм. / Б. Г. Горшков, Ю. К. Данилейко, А. А. Маненков, А. М. Прохоров, А. В. Сидорин // Квантовая электроника. – 1981. – Т. 8, № 1. – С. 148—154.

10. Дацкевич, Н. П. Оптическая прочность ИК−материалов для импульсных СО2-лазеров при больших пятнах облучения. / Н. П. Дацкевич, Н. В. Карлов, Г. П. Кузьмин, А. А. Нестеренко, Е. В. Сисакян // Краткие сообщения по физике. – 1983. – № 6. – C. 3—7.

11. Казанцев, С. Г. Проходная оптика мощных широкоапертурных импульсных лазеров среднего ИК-диапазона / С. Г. Казанцев. Автореф. дисс. … докт. техн. наук. – М. : МИСиС, 2002. – 49 с.

12. Смирнов, Ю. М. Взаимодействие термических условий при росте монокристаллов с диаметрами до 600 мм / Ю. М. Смирнов, И. А. Каплунов // Физика кристаллизации. – Тверь, 1994.

13. Левинзон, Д. И. Поглощение ИК−излучения в германии / Д. И. Левинзон, Р. Е. Ровинский., В. Е. Рогалин, Е. П. Рыкун, И. С. Ценина, В. А. Шершель // Материалы ІХ совещания по получению профилированных кристаллов и изделий способом Степанова и их применению в народном хозяйстве. – Л., 1982. – С. 123—126.

14. Ровинский, Р. Е. Оптические свойства и области применения полупроводниковых монокристаллов германия / Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, В. А. Шершель // Изв. АН СССР. Сер. физическая. – 1983. – Т. 47, № 2. – С. 432—435.

15. Артюшенко, В. Г. Кристаллы галогенидов таллия с малыми оптическими потерями / В. Г. Артюшенко, Э. П. Бочкарев, С. А. Воронина, Г. Г. Главин, В. Ф. Голованов, Т. И. Дарвойт, Е. И. Дианов, Ю. В. Кормилицин // Квантовая электроника. – 1980. – Т. 7, № 8. – С. 2037—2039.

16. Горилецкий, В. И. Автоматизированное вытягивание из расплава крупногабаритных щелочно-галоидных монокристаллов / В. И. Горилецкий, В. А. Неменов. В. Г. Проценко, А. В. Радкевич, Л. Г. Эйдельман // Расширенные тез. VІ Межд. конф. по росту кристаллов. – М., 1980. – T. 3. – C. 17—19.

17. Рогалин, В. Е. Моделирование процессов проскальзывания на границе на бикристаллах хлористого серебра / В. Е. Рогалин, А. В. Шалимова, М. П. Шаскольская // Изв. АН СССР. Сер. физическая. – 1976. – Т. 41, № 7. – С. 1537—1541.

18. Конов, В. И. Оптический пробой газов вблизи поверхности твердых тел / В. И. Конов: Автореф. дисс. … докт. физ.-мат. наук. – М. : ФИАН, 1982. – 48 с.

19. Куликов, В. Г. Прохождение излучения импульсного СО2-лазера через полупроводниковые кристаллы / В. Г. Куликов, Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, А. А. Холодилов // Тез. докл. ІV Всесоюз. совещания по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом. – Л. : Наука, 1978. – С. 243—244.

20. Ровинский, Р. Е. Прохождение излучения импульсного СО2-лазера через диэлектрические кристаллы / Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, А. А. Холодилов, В. М. Чутко // Там же. – Л. : Наука, 1978. – С. 321—322.

21. Ровинский, Р. Е. О нелинейном поглощении импульса излучения СО2-лазера при его прохождении через оптические материалы / Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин // Там же. – Л. : Наука, 1981. – С. 346—347.

22. Райзер, Ю. П. Лазерная искра и распространение разрядов / Ю. П. Райзер. – M. : Наука, 1974. – 308 с.

23. Левинзон, Д. И. Исследование монокристаллов профильного германия, облученных импульсным СО2-лазером / Д. И. Левинзон, Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, Е. П. Рыкун, А. Л. Трайнин, И. С. Ценина, Э. Г. Шейхет // Изв. АН СССР. Сер. физическая. – 1979. – Т. 43, № 9. – С. 2001—2005.

24. Рогалин, В. Е. О порообразовании в щелочно-галоидных монокристаллах под действием импульса электромагнитного излучения / В. Е. Рогалин, Т. И. Самойлова, Н. А. Тищенко, М. П. Шаскольская // ФТТ. – 1980. – Т. 22, № 12. – С. 3549—3554.

25. Рогалин, В. Е. О взаимодействии импульса ИК-излуче ния с центрами окраски в NaCl / В. Е. Рогалин, Н. А. Тищенко, М. П. Шаскольская // ЖТФ. – 1980. – Т. 50, № 5. – С. 1077—1079.

26. Рогалин, В. Е. Кинетика отжига пор, возникающих при точечном микровзрыве в объеме кристалла/ В. Е. Рогалин, Т. И. Самойлова, М. П. Шаскольская // Кристаллография. – 1980. – Т. 25, № 5. – С. 1100—1101.

27. Поюровская, И. Е. О волне ионизации, поддерживаемой мощным лазерным излучением / И. Е. Поюровская, М. И. Трибельский, В. И. Фишер // ЖЭТФ. – 1982. – Т. 82, вып. 6. – С. 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. Савостьянова, М. В. О природе окрашенной каменной соли / М. В. Савостьянова // Изв. физ.-мат. ин-та им. В. А. Стеклова АН СССР. – 1929. – № 3. – С. 169.; Z. Physik. – 1930. – N 64. – С. 262.

30. Рогалин, В. Е. Поликристаллические алмазы – новый конструкционный материал для силовой оптики и электроники / В. Е. Рогалин // Матер. конф. V Междунар. форума «Лазерные и оптические системы и технологии». – М., 2009. – С. 12—18.