Wie viel wissen Sie über Laserschutzmaterialien? (Teil 1)

Laserschutzmaterialienkönnen nach dem Prinzip in zwei Typen unterteilt werden: Laserschutzmaterialien nach dem Prinzip der linearen Optik und Laserschutzmaterialien nach dem Prinzip der nichtlinearen Optik. Zu den Laserschutzmaterialien, die auf dem Prinzip der linearen Optik basieren, gehören Absorptions-, Reflexions-, Absorptions-Reflexions-, holographische Materialien usw. Zu den Laserschutzmaterialien, die auf dem Prinzip der nichtlinearen Optik basieren, gehören hauptsächlich nichtlineare Absorptions-, nichtlineare Brechungs-, nichtlineare Streuungs- und nichtlineare Reflexionsmaterialien.

1. Laserschutzmaterial basierend auf dem linearen optischen Prinzip

1.1 Absorbierendes Lichtschutzmaterial

Bei Laserschutzmaterialien ist das Absorptionsmittel das am häufigsten verwendete Material. Filter aus absorbierenden Materialien sind kostengünstig, einfach herzustellen und einfach zu verwenden.

Der Absorptionsfilter nutzt hauptsächlich den Farbstoff, um den Laser einer bestimmten Wellenlänge selektiv zu absorbieren und so einen Laserschutz zu erreichen. Es kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Die Kategorie ist die Zugabe von organischen Farbstoffen zu Kunststoff; Der andere Typ ist Glas, gemischt mit anorganischem Absorptionsmittel. Der mit Kunststoff und organischen Farbstoffen kombinierte Filter bietet die Vorteile einer einfachen Struktur, eines geringen Gewichts, einer einfachen Verwendung, niedriger Kosten, einer hohen optischen Dichte, einer guten Laserabsorptionswirkung und einer starken Schlagfestigkeit. Die Oberfläche ist jedoch leicht zu zerkratzen. Organische Farbstoffe können bei starker Laserbestrahlung in Kunststoffen gesättigt oder verfärbt werden, wodurch die Schutzwirkung verloren geht. Außerdem altert das Kunststoffsubstrat in der Umwelt leicht und ist nicht beständig gegen chemische Mittel. Der aus Glas und anorganischem Füllstoff bestehende Filter bietet die Vorteile einer hohen Härte, einer guten Transparenz und einer guten Stabilität, kann starker Laserbestrahlung standhalten, wird weniger von der Umgebung beeinflusst und die Oberfläche ist nicht leicht zu zerkratzen, aber die Schlagfestigkeit ist schlecht.

Obwohl der Absorptionsfilter die Laserstrahlung einer bestimmten Wellenlänge stark absorbiert, nimmt die Durchlässigkeit für sichtbares Licht mit zunehmender optischer Dichte erheblich ab. Das Schutzband des Absorptionsfilters ist relativ breit, und wenn der Laser einer bestimmten Wellenlänge stark absorbiert wird, wird auch die Lichtdurchlässigkeit in der Nähe der Wellenlänge erheblich verringert, wodurch das Sichtfeld abgedunkelt und verfärbt wird, was dazu führt, dass das menschliche Auge leicht ermüdet und sich unwohl fühlt [10]

Es gibt einen Bericht über ein laserschützendes Kunststoff-Verbundglas, das hauptsächlich aus zwei Arten von Phasenverbundmethoden für Schutzmaterialien hergestellt wird, um die umfassenden technischen Indikatoren des Laserschutzes zu verbessern und die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu verbessern. Das Glas hat eine gute Verschleißfestigkeit, eine starke Alterungsbeständigkeit, aber eine schlechte Schlagfestigkeit. Die Verschleiß- und Alterungsbeständigkeit von Kunststoffen ist gering, die Schlagzähigkeit jedoch hoch. Daher können nach dem Verbund der beiden Materialien ihre Gesamteigenschaften verbessert werden.

1.2 Reflektierendes Schutzmaterial

Reflektierende Laserschutzmaterialien zeichnen sich durch selektive Totalreflexion und selektive Übertragung von Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge unter Verwendung mehrschichtiger dielektrischer optischer Filme aus. Die Vakuumbeschichtungstechnologie wird verwendet, um mehrschichtige Filme mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf dem optischen Glas zu fixieren, um so die Reflexion eines Lasers mit einer bestimmten Wellenlänge zu realisieren

Da das reflektierende Laserschutzmaterial den Laser reflektiert, anstatt ihn zu absorbieren, kann es einer Laserbestrahlung höherer Intensität standhalten als das absorbierende Laserschutzmaterial. Wenn die Durchlässigkeit der Laserenergie niedrig ist und das Reflexionsvermögen vom Laserwinkel abhängt, ändert sich die reflektierte Wellenlänge mit der Änderung des Sichtfeldwinkels. Daher kann es nur im Bereich eines bestimmten Winkels eine wirksame Schutzwirkung entfalten und die Prozessanforderungen sind relativ hoch

Derzeit verfügt China über ein Patent auf die Entwicklung eines reflektierenden Filters, bei dem es sich um einen vollreflektierenden Laserschutzspiegel handelt. Ein mehrschichtiger dielektrischer optischer Film wird durch Vakuumbeschichtungstechnologie auf ein flaches optisches Glassubstrat plattiert. Durch die Auswahl eines geeigneten dielektrischen Materials und eines geeigneten Beschichtungsverfahrens weist es eine hohe Reflexion für verschiedene Laserwellenlängen im Bereich von 300–1400 nm und eine gute Transparenz für sichtbares Licht auf.

1.3 Verbundwerkstoffe für den Laserschutz

Ein Verbundmaterial, das die Funktionen absorbierender und reflektierender Laserschutzmaterialien vereint, kann Multibandlaser bei bestimmten Wellenlängen schützen.

Dieses Material vereint die Vorteile eines umfassenden absorbierenden Materials und eines reflektierenden Materials in einem, kann nicht nur eine hohe optische Dichte erreichen, sondern auch eine gewisse Durchlässigkeit für sichtbares Licht gewährleisten und die Schutzwirkung ist gut.

Es gibt auch entsprechende Berichte über die Forschung an zusammengesetzten Laserschutzmaterialien in China. Das Material besteht aus einem Substrat und einem mehrschichtigen dielektrischen Film. Es zeichnet sich durch die Verwendung von Spezialglas mit Tiefpassfiltereigenschaften als Substrat aus. Ein mehrschichtiger reflektierender dielektrischer Film mit einem Nicht-Viertel-Filmsystem wird auf das Substrat gedämpft, um eine gemischte Absorptions-Reflexionsstruktur zu bilden. Die Transparenz der Schutzscheibe beträgt 30 Prozent. Der optische Fokus des Objektivs beträgt 4 bis 6 m-1. Es hat die Funktion, eine Vielzahl von Wellenlängen zu schützen.

1.4 Holografische Laserschutzmaterialien

Holografisches Laserschutzmaterial basiert auf dem holografischen optischen Prinzip, der Verwendung der holografischen Fotografiemethode auf dem Glas- oder Kunststoffsubstrat, um ein dreidimensionales Phasengitter zu erzeugen. Gemäß dem Bragg-Beugungsprinzip wird, wenn der Einfallswinkel des Lasers die Bragg-Bedingung erfüllt, ein extrem starkes Beugungslicht erster Ordnung erzeugt, das den Laser wegreflektiert. Unterschiedliche Hologramm-Interferenzstreifen entsprechen unterschiedlichen Wellenlängen, sodass die spezifische Wellenlänge des Lasers durch Steuerung des Abstands der Hologramm-Interferenzstreifen reflektiert werden kann, um so einen Laserschutzeffekt zu erzielen. Der Vorteil dieses Materials besteht darin, dass das Laserreflexionsband schmal ist, wodurch die spezifische Wellenlänge des Lasers effektiv reflektiert werden kann und gleichzeitig eine hohe Durchlässigkeit aufweist. Der Nachteil besteht darin, dass der Sichtwinkel begrenzt ist, die Produktionskosten hoch sind und die Prozessanforderungen sehr hoch sind.

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