Лазерный многопараметрический метод входного контроля монтажных элементов, используемых в объеме герметичных неодимовых лазерных излучателей

Беликов А.В., Клочков И.С., Алексеев И.В., Капралов С.А. Лазерный многопараметрический метод входного контроля монтажных элементов, используемых в объеме герметичных неодимовых лазерных излучателей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 2. С. 154–162. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-2-154-162

Предмет исследования. Исследованы параметры зон осаждения в результате воздействия лазерного излучения на поверхности оптического элемента. Для исследования созданы условия имитации внутреннего пространства лазерного излучателя, который содержит различные монтажные элементы. Определены возможности использования монтажных элементов в объеме герметичных неодимовых лазерных излучателей в процессе их эксплуатации. Метод. Разработана оригинальная установка, в состав которой входит YAG:Nd лазер с длиной волны излучения 1064 нм, энергией лазерного импульса 100 мДж, длительностью лазерного импульса 10–15 нс, частотой следования лазерных импульсов 10 Гц, и герметичная тест-кювета, внутри которой размещается монтажный элемент. При прохождении в течение 10 000 с лазерного излучения через пространство тест-кюветы летучие вещества, которые выделяются из материалов монтажного элемента, поглощают лазерное излучение и образуют на оптических элементах тест-кюветы зоны осаждения. Исследованы оптические, геометрические, цветовые параметры зон осаждения и их стойкость к действию растворителей. Основные результаты. Рассмотрено десять наиболее часто применяемых при создании герметичных неодимовых лазерных излучателей монтажных элементов. Определено, что провода с фторопластовой изоляцией, полиолефиновая термоусадочная трубка и индиевая фольга не создают зон осаждения на поверхности оптических элементов тест-кюветы. Установлено, что провода с силиконовой и фторполимерной изоляцией, оловянно-свинцовые сплавы (припои) с содержанием олова 61 % с канифолью и без нее, полиолефиновая термоусадочная трубка с клеевой основой и керамико-полимерные теплопроводящие диэлектрические материалы создают на поверхности оптических элементов тест-кюветы зоны осаждения. В связи с этим они не могут быть использованы в объеме герметичных неодимовых лазерных излучателей в процессе их эксплуатации. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть востребованы при разработке и производстве устройств лазерной техники, в том числе для оценки возможности размещения материалов и монтажных элементов в объеме герметичных неодимовых лазерных излучателей.

1. Кравцов Н.В. Основные тенденции развития твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. № 8. С. 661–677.
2. Вейко В.П., Петров А.А., Самохвалов А.А. Введение в лазерные технологии: Опорный конспект лекций по курсу «Лазерные технологии»: учебное пособие / под ред. В.П. Вейко. СПб.: Университет ИТМО, 2018. 161 с.
3. Митин А.О., Орешков В.И. Разработка и анализ методов исследования лучевой прочности оптических покрытий // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2016. № 55. С. 172–177.
4. Крючек С.Д. Обеспечение требования газовыделения материалов для применения в изделиях космического назначения // Решетневские чтения. 2017. Т. 1. С. 133–134.
5. Юрьева А.В. Проектирование вакуумных систем: методические указания. Томск: Издательство ТПУ, 2015. 38 с.
6. Ляпин К.Н. Методика измерения величины собственного газовыделения материалов в вакууме // Инженерно-педагогическое образование в XXI веке: материалы VII Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и студентов БНТУ. Ч. 2. Минск: БНТУ, 2011. С. 93–96.
7. Виноградский Л.М., Волков М.В., Имамов Р.Ф., Назаров Д.С., Стариков Ф.А. Расчетные исследования газовыделения из металлических деталей лазера // Десятая Всероссийская школа для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям: сборник докладов. Саров: ФГУП«РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2017. С. 178–183.
8. Визгалин Н.Ф., Надирадзе А.Б., Шапошников В.В. Способ измерения газовыделения материалов в вакууме. Патент РФ № 2395072. Бюл. 2010. № 20.
9. Schneider C.W., Lippert T. Laser ablation and thin film deposition // Springer Series in Materials Science. 2010. V. 139. P. 89–112. doi: 10.1007/978-3-642-13281-0_5
10. Krebs H.-U., Weisheit M., Faupel J., Süske E., Scharf T., Fuhse C., Störmer M., Sturm K., Seibt M., Kijewski H., Nelke D., Panchenko E., Buback M. Pulsed laser deposition (PLD) - a versatile thin film technique // Advances in Solid State Physics. 2003. V. 43. P. 505–518. doi: 10.1007/978-3-540-44838-9_36
11. Овчинников В.В., Иваненко М.В., Феклистов С.И. Влияние термического старения на свойства аустенитной стали 08Х18Н10Т // Машиностроение и инженерное образование. 2010. № 1(22). С. 42–46.
12. Либенсон М.Н., Яковлев Е.Б., Шандыбина Г.Д. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика). Часть 2. Лазерный нагрев и разрушение материалов: учебное пособие / под ред. В.П. Вейко. СПб.: Университет ИТМО, 2014. 181 с.
13. Марков В.Ф., Мухамедзянов Х.Н., Маскаева Л.Н. Материалы современной электроники: учебное пособие / под редакцией В.Ф. Маркова. Екатеринбург: УрФУ, 2014. 272 с.
14. Настольная энциклопедия электрика: от специалистов EKF. М.: 1000 бестселлеров, 2019. 189 с.
15. Lee S., Choi D., Kim C.-J., Zhou J. Highly efficient diode side-pumped Nd:YAG ceramic laser with 210 W output power // Optics and Laser Technology. 2007. V. 39. N 4. P. 705–709. doi: 10.1016/j.optlastec.2006.03.015

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License