Исследование особенностей допорогового воздействия лазерного излучения на поверхность кристаллов ниобата лития

Абрамов П.И., Кузнецов Е.В., Скворцов Л.А., Скворцова М.И.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Абрамов П.И., Кузнецов Е.В., Скворцов Л.А., Скворцова М.И. Исследование особенностей допорогового воздействия лазерного излучения на поверхность кристаллов ниобата лития // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 8. С. 14–20. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-08-14-20

Abramov P.I., Kuznetsov E.V., Skvortsov L.A., Skvortsova M.I. Study of the features of subthreshold action of laser radiation on the surface of lithium niobate crystals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 8. P. 14–20. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-08-14-20

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. В работе исследуются явления, происходящие на поверхности кристаллов ниобата лития при воздействии на неё мощного лазерного излучения с допороговой интенсивностью. Обсуждаются физико-химические процессы, ответственные за обнаруженные изменения в фотоэлектронном спектре углерода при допороговом лазерном воздействии. Цель работы. Целью работы является установление особенностей допорогового воздействия лазерного излучения большой интенсивности на поверхность кристаллов ниобата лития. Метод. Для исследования состояния поверхности использовался метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а также методы ионно-лучевой обработки и термического воздействия. Основные результаты. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что при допороговом воздействии лазерного излучения большой интенсивности на поверхности кристалла ниобата лития происходят физико-химические процессы, связанные с разложением адсорбированных на ней углеводородов. Полученные экспериментальные данные позволяют связать процесс разложения углеводородов с особенностями лазерного повреждения поверхности кристалла. Практическая значимость. Результаты работы обосновывают возможность увеличения порогов лазерного повреждения целого класса материалов квантовой электроники.

Ключевые слова:

ниобат лития, порог лазерного повреждения, эффект накопления, адсорбция, углеводороды, фотоэлектронная спектроскопия

Коды OCIS: 160.3730, 350.3450, 350.5340, 300.6490

Список источников:

1. Зверев Г.М., Левчук Е.А., Пашков В.А., Порядин Ю.Д. Разрушение поверхности монокристаллов ниобата и танталата лития под действием лазерного излучения // Квантовая электроника. 1972. Т. 2. № 8. С. 94–96.
Zverev G.M., Levchuk E.A., Pashkov V.A., Poryadin Y.D. Laser-radiation-induced damage to the surface of lithium niobate and tantalate single crystals // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1972. V. 2. № 2. P. 167. https://doi.org/10.1070/QE1972v002n02ABEH004409
2. Скворцов Л.А., Степанцов Е.С. Лазерная прочность бикристаллической системы ниобат-танталат лития // квантовая электроника. 1993. Т. 20. № 11. С. 1127–1129.
Skvortsov L.A., Stepantsov E.S. Laser damage resistance of a lithium niobate-tantalate bicrystal system // Quantum Electronics. 1993. V. 23. № 11. Р. 981–982. https://doi.org/10.1070/QE1993v023n11ABEH003238
3. Чмель А.Е. Накопительный эффект при лазерном разрушении оптических стекол (обзор) // Физика и химия стекла. 2000. Т. 26. №. 1. С. 70–83.
Chmel’ A.E. Cumulative effect in laser-induced damage of optical glasses: a review // Glass physics and chemistry. 2000. V. 26. P. 49–58. https://doi.org/10.1007/BF02731943
4. Банишев А.Ф., Голубев В.С., Кремнев А.Ю. Разрушения поверхности кремния в твердой фазе при воздействии импульсов YAG:Nd-лазера // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. № 10. С. 941–944.

Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Y. Damage to the surface of silicon in the solid phase by the action of Nd: YAG laser pulses // Quantum Electronics. 1998. V. 28. № 10. P. 917. https://doi.org/10.1070/QE1998v028n10ABEH001355
5. Банишев А.Ф., Голубев В.С., Кремнев А.Ю. Влияние внешней атмосферы и типа газа на генерацию дефектов и разрушение поверхности кремния при воздействии лазерных импульсов // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. № 8. С. 81–85.
Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Y. Effect of the ambient atmosphere and the gas type on generation of defects and destruction of silicon surface under the action of laser pulses // Technical Physics. 2004. V. 49. P. 1035–1039. https://doi.org/10.1134/1.1787664
6. Кугаенко О.М., Васильева Л.А. Влияние лазерного допорогового накопления дефектов на оптическую стойкость кристаллов // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 12. С. 1654–1660.
Kugaenko O.M., Vasilieva L.A. Impact of subthreshold laser defect accumulation on the optical stability of crystals // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2016. V. 80. P. 1459–1464. https://doi.org/10.3103/S1062873816120108
7. Зверев Г.М., Колядин С.А., Левчук Е.А., Скворцов Л.А. Влияние поверхностного слоя на стойкость ниобата лития к действию лазерного излучения // Квантовая электроника. 1977. V. 4. № 9. Р. 1882–1889.
Zverev G.M., Kolyadin S.A., Levchuk E.A., Skvortsov L.A. Influence of the surface layer on the optical strength of lithium niobate // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1977. V. 7. № 9. Р. 1071–1075. https://doi.org/10.1070/QE1977v007n09ABEH012799
8. Зверев Г.М., Наумов В.С., Пашков В.А., Сидорюк О.Е., Скворцов Л.А. Особенности лазерного повреждения сегнетоэлектрических кристаллов // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1982. V. 46. № 6. Р. 1135–1140.
9. Нефедов В.И. Рентгено-электронная спектроскопия химических соединений: Справочник. М: Химия, 1984. 256 с.
10. Manenkov A.A. Fundamental mechanisms of laserinduced damage in optical materials: today’s state of understanding and problems // Optical Engineering. 2014. V. 53. № 1. Р. 010901–010912. https://doi.org/10.1117/1/OE.531.010901
11. Ristau D. Laser-induced damage in optical materials. Boca Raton: CRC Press, 2014. 551 р.
12. Бутенин А.В., Коган В.Я. Механизм разрушения прозрачных полимерных материалов при многократном воздействии импульсного лазерного излучения // Квантовая электроника. 1976. V. 3. № 5. Р. 1136–1138.
Butenin A.V., Kogan B. Y. Mechanism of damage of transparent polymer materials due to multiple exposure to laser radiation pulses // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1976. V. 6. № 5. Р 611–613. https://doi.org/10.1070/QE1976v006n05ABEH011411
13. Waples D.W. The kinetics of in-reservoir oil destruction and gas formation: constraints from experimental and empirical data, and from thermodynamics // Organic Geochemistry. 2000. V. 31. № 6. Р. 553–575. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(00)00023-1
14.Weis R.S., Gaylord T.K. Lithium niobate: Summary of physical properties and crystal structure // Applied Physics A. 1985. V. 37. Р. 191–203. https://doi.org/10.1007/BF00614817
15. Abrahams S.C., Marsh P. Defect structure dependence on composition in lithium niobate // Acta Crystallographica Section B: Structural Science. 1986. V. 42. № 1. Р. 61–68. https://doi.org/10.1107/S0108768186098567
16. Cui Y., Yu H., Zhao Y., Jin Y., He H., Shao J. Impact of organic contamination in vacuum on laser-induced damage threshold of TiO2/SiO2 dielectric mirrors // Chinese Optics Letters. 2007. V. 5. № 11. Р. 680–682. https://opg.optica.org/col/abstract.cfm?URI=col-5-11-680