en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2021-88-08-03-19
УДК: 666.221, 621.373.8, 535.21
Оптический пробой: 60 лет измерений
Полный текст «Оптического журнала»
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Ефимов О.М. Оптический пробой: 60 лет измерений // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 8. С. 3–19. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-08-03-19
Efimov O.M. Laser-induced damage: 60 years of measurements [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 8. P. 3–19. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-08-03-19
O. M. Efimov, "Laser-induced damage: 60 years of measurements," Journal of Optical Technology. 88(8), 409-419 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000409
Обзор посвящен анализу измерений абсолютных величин порогов оптического пробоя прозрачных диэлектриков. Рассмотрены факторы, которые не учитываются не только в экспериментах, но и в существующих стандартах ISO 21254 для измерения абсолютных величин порогов пробоя. Показано, что применение многочастотных лазеров приводит к большим ошибкам в измеряемых мощностях (в 5–10 раз) вследствие генерации нерегистрируемых ультракоротких импульсов различной длительности и пиковой мощности. Другим источником существенных ошибок абсолютной плотности мощности являются аберрации, возникающие при фокусировке излучения в объём образцов. Рассмотрено влияние низкопороговых дефектов, многофотонного поглощения и самофокусировки на изучение собственного оптического пробоя. Показано, что почти все опубликованные результаты были измерены с участием самофокусировки. Сделан вывод, что подавляющее большинство работ выполнено с большой ошибкой и требует полной ревизии.
оптический пробой, прозрачный диэлектрик, многочастотный лазер, аберрации, многофотонное поглощение, самофокусировка
Коды OCIS: 320.4240, 320.5390, 320.2250
Список источников:1. Soileau M.J. 40 year retrospective of fundamental mechanisms // Proc. SPIE. 2008. V. 7132. P. 713201-1 – 713201-14.
2. Manenkov A.A. Fundamental mechanisms of laser-induced damage in optical materials: today’s state of understanding and problems // Opt. Eng. 2014. V. 53. № 1. P. 010901-1 – 010901-7.
3. Chmel A.E. Fatigue laser-induced damage in transparent materials // Materials Sci. Eng. 1997. V. B49. P. 175–190.
4. Чмель А.Е. Накопительный эффект при лазерном разрушении оптических стекол (обзор) // Физ. и хим. стекла. 2000. Т. 26. № 1. С. 70–83.
5. Алешин И.В., Анисимов С.И., Бонч-Бруевич А.М., Имас Я.А., Комолов В.Л. Оптический пробой прозрачных сред, содержащих микронеоднородности // ЖЭТФ. 1976. Т. 70. № 4. С. 1214–1224.
6. Koldunov M.F., Manenkov A.A. Theory of laser-induced inclusion-initiated damage in optical materials // Opt. Eng. 2012. V. 51. № 12. P. 121811-1 – 121811-11.
7. Bloembergen N. Laser-induced electric breakdown in solids // IEEE J. Quantum Electron. 1974. V. QE-10. № 3. P. 375–386.
8. Garnov S.V., Epifanov A.S., Klimentov S.M., Manenkov A.A. Pulse-width dependence of laser damage in optical materials: critical analysis of available data and recent results for nano-picosecond region // Proc. SPIE, 1992. V. 1848. P. 403–414.
9. Natoli J.-Y., Bertussi B., Commandre M. Effect of multiple laser irradiations on silica at 1064 and 355 nm // Opt. Lett. 2005. V. 30. № 11. P. 1315–1317.
10. Merkle L.D., Kitriotis D. Temperature dependence of laser-induced bulk damage in SiO2 and borosilicate glass // Phys. Rev. 1988. V. B 38. P. 1473–1482.
11. Бессонова Т.С., Данилейко Ю.К., Николаев В.Н., Сидорин А.В. О лучевой прочности кристаллов LiF // Квант. электрон. 1981. Т. 8. № 10. С. 2262–2263.
12. Ефимов О.М., Мекрюков А.М., Рейтеров В.М. Оптический пробой кристаллов LiF с радиационными ЦО // Квант. электрон. 1989. Т. 16. № 12. С. 2520–2523.
13. ISO 21254-(1-4):2011: Lasers and laser-related equipment - Test methods for laser-induced damage threshold // International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. 2011.
14. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Петровский Г.Т., Роговцев П.Н. Влияние модового состава лазерного излучения на оптический пробой силикатных стекол // Квант. электрон. 1984. Т. 11. № 2. С. 330–334.
15. Брехов О.М., Лебедев В.Б., Прохоренко В.И., Степанов Б.М., Тихонов Е.А., Чувасов Г.И., Шпак М.Т. Электронно-оптическая регистрация флуктуационной субпикосекундной структуры в излучении неодимового лазера // Квант. электрон. 1982. Т. 9. № 7. С. 1471–1473.
16. Smith A.V., Do B.T., Soderlund M. Nanosecond laser-induce breakdown in pure and Yb3+ doped fused silica // Proc. SPIE. 2007. V. 6403. P. 640321-1 – 640321-12.
17. Крюков П.Г. Лазеры ультракоротких импульсов (обзор) // Квант. электрон. 2001. Т. 31. № 2. С. 95–119.
18. Smith A.V., Do B.T. Bulk and surface laser damage in silica by picosecond and nanosecond pulses at 1064 nm // Appl. Opt. 2008. V. 47. № 26. P. 4812–4832.
19. Dawes E.L., Marburger J.H. Computer studies in self-focusing // Phys. Rev. 1969. V. 179. № 3. P. 862–868.
20. Бородин В.Г., Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Мигель В.М., Мигель Л.И., Петровский Г.Т., Пименов Ю.Д. Влияние условий фокусировки излучения и качества обработки поверхностей оптической системы на измерение порогов оптического пробоя // Квант. электрон. 1987. Т. 14. № 1. С. 106–112.
21. Efimov O.M. Self-focusing of tightly focused laser beams // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 22. P. 6895–6903.
22. Stuart B.C., Feit M.D., Rubenchik A.M., Shore B.W., Perry M.D. Laser-induced damage in dielectrics with nanosecond to subpicosecond pulses // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 74. № 12. P. 2248–2251.
23. Belykh A.V., Efimov O.M., Glebov L.B., Matveev Yu.A., Mekryukov A.M., Mikhailov M.D., Richardson K. Photo-structural transformation of chalcogenide glasses under non-linear absorption of laser radiation // J. Non-Cryst. Solids. 1997. V. 213&214. P. 330–335.
24. Дюмаев К.М., Маненков А.А., Маслюков А.П., Матюшин Г.А., Нечитайло В.С., Прохоров А.М. Прозрачные полимеры — новый класс оптических материалов для лазеров // Квант. электрон. 1983. Т. 10. № 4. С. 810–818.
25. Босый О.Н., Ефимов О.М. Закономерности и механизм эффекта накопления в условиях многофотонной генерации центров окраски // Квант. электрон. 1996. Т. 23. № 8. С. 729–736.
26. Босый О.Н., Ефимов О.М. Закономерности и механизм эффекта накопления в отсутствие допороговой ионизации матрицы стекла // Квант. электрон. 1996. Т. 23. № 8. С. 737–742.
27. Ефимов О.М., Матвеев Ю.А., Мекрюков А.М. Многофотонное окрашивание свинцовосиликатных стекол под действием мощного лазерного излучения // Квант. электрон. 1994. Т. 21. № 4. С. 333–336.
28. Efimov O.M., Mekryukov A.M. Investigation of energy structure of lead silicate glasses by nonlinear absorption spectroscopy technique // J. Non-Cryst. Solids. 1995. V. 191. P. 94–100.
29. Ефимов О.М., Попиков В.С., Суолоу М.Дж. Исследование временной зависимости порогов оптического пробоя стекол под действием одночастотного лазерного излучения // Оптический журнал. 1996. № 2. С. 21–26.
30. Гагарин А.П., Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Докучаев В.Г., Попова Л.Б., Толстой М.Н. Влияние поглощающих примесей на оптический пробой прозрачных диэлектриков // ЖТФ. 1982. Т. 52. № 1. С. 101–103.
31. Ефимов О.М., Либенсон М.Н., Мекрюков А.М., Попиков В.С. Оптический пробой стекол в условиях просветления поглощающей примеси // Изв. АН СССР, Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 3. С. 454–458.
32. Trukhin A.N., Tolstoi M.N., Glebov L.B., Savelev V.L. Elementary electronic excitations in pure silicate glasses // Phys. Stat. Sol. (B). 1980. V. 99. № 1. P. 155–162.
33. Гагарин А.П., Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Ефимова О.С. Образование центров окраски в натриево-кальциево-силикатном стекле при нелинейном поглощении мощного УФ излучения // Физ. и хим. стекла. 1979. Т. 5. № 5. С. 378–380.
34. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Петровский Г.Т., Роговцев П.Н. Влияние фотообесцвечивания на двухфотонное окрашивание натриево-силикатных стекол // Физ. и хим. стекла. 1984. Т. 10. № 1. С. 66–69.
35. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Петровский Г.Т. Отсутствие допороговой ионизации и эффекта накопления при многократном воздействии лазерного излучения на стекла // Квант. электрон. 1986. Т. 13. № 9. С. 1897–1901.
36. Раабен Э.Л., Толстой М.Н. Влияние природы стеклообразователя и модификатора в формировании спектра поглощения иона свинца // Физ. и хим. стекла. 1988. Т. 14. № 1. С. 66–71.
37. Efimov O.M., Glebov L.B., Grantham S., Richardson M. Photoionization of silicate glasses exposed to IR femtosecond pulses // J. Non-Cryst. Solids. 1999. V. 253. P. 58–67.
38. Efimov O.M., Juodkazis S., Misawa H. Intrinsic single and multiple pulse laser-induced damage in silicate glasses in the femtosecond-to-nanosecond region. // Phys. Rev. 2004. V. A69. P. 042903-1 – 042903-7.
39. Kitriotis D., Merkle L.D. Multiple pulse laser-induced damage phenomena in silicates // Appl. Opt. 1989. V. 28. № 5. P. 949–958.
40. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. 256 с.
41. Бартенев Г.М., Сандитов Д.С. К вопросу о прочности и “пластичности” стекла // ДАН СССР. 1973. Т. 209. № 6. С. 1322–1325.
42. Глебов Л.Б., Ефимов О.М. Исследование закономерностей и механизма собственного оптического пробоя стекол // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1985. Т. 49. № 6. С. 1140–1145.
43. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Либенсон М.Н., Петровский Г.Т. Новые представления о собственном оптическом пробое прозрачных диэлектриков // ДАН СССР. 1986. Т. 287. № 5. С. 1114–1118.
44. Efimov O.M., Glebov L.B., Popikov V.S., Soileau M.J. Laser-induced damage of glasses by pulsed radiation in nano-picosecond region // Proc. SPIE. 1996. V. 2770. P. 162–167.