Quanto sai sui materiali per la protezione laser? (Parte 2)

Materiali di protezione laserdeve avere una sufficiente stabilità delle prestazioni se esposto all'irradiazione laser. Se esposto all'irradiazione laser, l'assorbente non può essere scolorito o sbiadito in modo significativo per influire sull'effetto di assorbimento e il materiale di base non può essere invecchiato o scomposto.

2. Materiali di protezione laser basati sul principio ottico non lineare

La base teorica dei materiali protettivi non lineari è l'ottica non lineare, cioè la teoria della polarizzazione non lineare del mezzo causata dall'interazione tra il forte campo elettromagnetico e il mezzo. Il materiale di protezione laser non lineare ideale dovrebbe avere un tempo di risposta non lineare molto breve nell'intera banda di protezione e può adattarsi alla protezione dei laser Q-switched e mode-locked. Il coefficiente ottico non lineare, in particolare il coefficiente ottico non lineare di terzo ordine, dovrebbe essere elevato, la soglia di danno anti-laser dovrebbe essere elevata e la banda limite stabile delle proprietà fisiche e chimiche dovrebbe essere ampia.

2.1 Assorbimento non lineare

Il materiale assorbente non lineare è il materiale assorbente a saturazione inversa. Il coefficiente di assorbimento del materiale assorbente anti-saturo è approssimativamente lineare sotto la debole irradiazione laser e il coefficiente di assorbimento del mezzo aumenta con l'aumento dell'intensità della luce in ingresso sotto la forte irradiazione laser, in modo da realizzare la protezione del laser. Al momento, ci sono molti rapporti sulla ricerca di materiali assorbenti a saturazione inversa. Compresi toluene, o-xilene, tetracloroetano come solvente soluzione C6o, materiale composito C6o/pst materiale composito C60/pmma; Indanthrin e suoi derivati ​​come ossido di indentazione, cloruro di indentazione, oligomero di indentazione, ecc.; Composti organometallici; Derivati ​​del fullerene 17; Composto di sacrificio; Materiali polimerici non lineari di terzo ordine, come i materiali poly double fast, poly Z fast, polystyrene fast.

C6o è una sfera composta da 60 atomi di carbonio, con una struttura covalente meso-elettronica sferica tridimensionale, e quindi ha una non linearità ottica più forte. Il valore di protezione laser di Yindanshilin è elevato, la trasmissione laser ad alta energia è molto bassa e le prestazioni di protezione sono buone; La soglia di assorbimento laser dei derivati ​​​​di Yindanshilin è relativamente bassa e le prestazioni di protezione laser sono scarse.

I composti di metalli pesanti CAI Xianjing hanno un'elevata co-pesante bidimensionale. Il sistema elettronico può essere combinato con più di 60 diversi atomi di metallo. A causa della grande de-regionalizzazione del sistema di elettroni e del trasferimento di carica del legame metallo-legante, mostra una grande polarizzazione non lineare.

2.2 Scattering non lineare

Un materiale ottico non lineare è composto da due mezzi con indici di rifrazione lineari corrispondenti ma i diversi indici di rifrazione non lineari hanno le caratteristiche del materiale ottico non lineare sotto l'azione del laser. La caratteristica dello scattering non lineare è che non vi è alcun effetto di scattering quando la debole luce incidente mostra un'elevata trasmissione. Quando un forte incidente di luce, l'effetto di dispersione è notevolmente migliorato, mostrando una bassa trasmissione. Si verificano solo in diffusori non lineari composti da due materiali diversi. Questo diffusore non lineare può essere una sospensione di liquido e particelle, come una sospensione di carbonio colloidale, oppure può essere un mezzo solido misto composto da due solidi.

2.3 Rifrazione non lineare

La rifrazione non lineare include tre tipi di fotorefrattività, auto-focalizzazione e auto-defocalizzazione: l'uso dell'effetto fotorifrattivo per causare l'amplificazione della luce diffusa, in modo che la luce umana trasferisca l'energia alla luce diffusa, in modo da limitare l'intensità della luce trasmessa: la messa a fuoco auto-convergente (diffusa) si riferisce al materiale non lineare sotto l'azione del raggio gaussiano, l'indice di rifrazione del cambiamento asimmetrico n=n{0 più n21,7 coefficiente di indice di rifrazione del materiale; È l'intensità della luce. In n20, viene utilizzato il metodo di autofocalizzazione per far convergere i fasci. A 0, viene utilizzato il metodo di autosfocatura per far divergere la luce in modo che lo scopo di limitare la luce in uscita sia forte e piccolo possa essere raggiunto. Tali materiali includono sostanze inorganiche come i cristalli singoli ferroelettrici di tungsteno-rame SNB60 e BSKNN-60 e alcuni polimeri organici.

2.4 Riflessione non lineare

L'interfaccia composta da materiale lineare e materiale non lineare è chiamata interfaccia non lineare. Se l'indice di rifrazione del materiale non lineare è positivo, l'indice di rifrazione del materiale non lineare deve essere maggiore dell'indice di rifrazione del materiale non lineare. Quando la luce incidente dal materiale lineare all'interfaccia, l'angolo incidente soddisfa la condizione critica dell'angolo di riflessione totale. Quando la debole luce incidente, poiché la condizione di riflessione totale è soddisfatta, la luce incidente viene completamente riflessa. Quando viene sparato il laser forte, l'indice di rifrazione non lineare cambia notevolmente, la condizione di riflessione totale viene distrutta, parte dell'energia luminosa viene trasmessa e l'intensità della luce riflessa viene indebolita, in modo da raggiungere lo scopo di protezione. Naturalmente, anche l'interfaccia non lineare composta da due materiali ottici non lineari con simboli non lineari opposti può ottenere l'effetto della protezione laser.

3. Materiali protettivi convenienti per la fase termica

Poiché l'interazione tra laser e materiale è in primo luogo un effetto termico, il meccanismo di transizione di fase termica di alcuni materiali può essere utilizzato per ottenere una forte protezione laser. Attualmente, il materiale a film sottile VO è il più studiato. Il film VO è una sorta di materiale a cambiamento di fase termotropico. Ha una struttura monoclinale vicino alla temperatura ambiente e uno stato semiconduttore. Il band gap è 0.7eV e la corrispondente lunghezza d'onda di taglio è 1800nm. Quando la temperatura sale a 68°C, la struttura diventa ortogonale e metallica. Quando il raggio laser viene irradiato sul film sottile VO, il materiale viene riscaldato e si verificherà il processo di transizione di fase semiconduttore-metallo, accompagnato da questo processo, le sue caratteristiche fotoelettriche cambieranno notevolmente, in particolare le caratteristiche dell'infrarosso cambieranno da alta trasmissione ad alta riflessione. Le proprietà ottiche dei film VO possono essere utilizzate per bloccare l'attacco della luce infrarossa e della radiazione elettromagnetica, ottenendo così una protezione laser.

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