Wie viel wissen Sie über Laserschutzmaterialien? (Teil 2)

Laserschutzmaterialienmuss eine ausreichende Leistungsstabilität bei Einwirkung von Laserbestrahlung aufweisen. Bei Einwirkung von Laserbestrahlung kann sich das Absorptionsmittel nicht wesentlich verfärben oder ausbleichen, was die Absorptionswirkung beeinträchtigen würde, und das Grundmaterial kann nicht altern oder zerfallen.

2. Laserschutzmaterialien basierend auf dem nichtlinearen optischen Prinzip

Die theoretische Grundlage nichtlinearer Schutzmaterialien ist die nichtlineare Optik, also die nichtlineare Polarisationstheorie des Mediums, die durch die Wechselwirkung zwischen dem starken elektromagnetischen Feld und dem Medium verursacht wird. Das ideale nichtlineare Laserschutzmaterial sollte im gesamten Schutzband eine sehr kurze nichtlineare Reaktionszeit aufweisen und sich an den Schutz von gütegeschalteten und modengekoppelten Lasern anpassen. Der nichtlineare optische Koeffizient, insbesondere der nichtlineare optische Koeffizient dritter Ordnung, sollte groß sein, die Anti-Laser-Schadensschwelle sollte hoch sein und das stabile Grenzband der physikalischen und chemischen Eigenschaften sollte breit sein.

2.1 Nichtlineare Absorption

Das nichtlinear absorbierende Material ist das absorbierende Material mit umgekehrter Sättigung. Der Absorptionskoeffizient des antigesättigten absorbierenden Materials ist bei schwacher Laserbestrahlung annähernd linear, und der Absorptionskoeffizient des Mediums nimmt mit zunehmender Eingangslichtintensität bei starker Laserbestrahlung zu, um den Schutz des Lasers zu realisieren. Derzeit gibt es viele Berichte über die Erforschung absorbierender Materialien mit umgekehrter Sättigung. Einschließlich Toluol, o-Xylol, Tetrachlorethan als Lösungsmittel C6o-Lösung, C6o/pst-Verbundmaterial C60/pmma-Verbundmaterial; Indanthrin und seine Derivate wie Indenturing-Oxid, Indenturing-Chlorid, Indenturing-Oligomer usw.; Organometallische Verbindungen; Fulleren-Derivate 17; Opferanlage; Nichtlineare Polymermaterialien dritter Ordnung, wie z. B. Poly Double Fast, Poly Z Fast, Polystyren Fast Materialien.

C6o ist eine aus 60 Kohlenstoffatomen bestehende Kugel mit einer dreidimensionalen sphärischen kovalenten Mesoelektronenstruktur und weist daher eine stärkere optische Nichtlinearität auf. Der Laserschutzwert von Yindanshilin ist hoch, die Hochenergielaserdurchlässigkeit ist sehr niedrig und die Schutzleistung ist gut; Die Laserabsorptionsschwelle von Yindanshilin-Derivaten ist relativ niedrig und die Laserschutzleistung ist schlecht.

Schwermetall-CAI-Xianjing-Verbindungen weisen eine hohe Co-Schwere-Zweidimensionalität auf. Das elektronische System kann mit mehr als 60 verschiedenen Metallatomen kombiniert werden. Aufgrund der starken Deregionalisierung des Elektronensystems und des Ladungstransfers der Metall-Ligand-Bindung weist es eine große nichtlineare Polarisation auf.

2.2 Nichtlineare Streuung

Ein nichtlineares optisches Material besteht aus zwei Medien mit übereinstimmenden linearen Brechungsindizes, aber die unterschiedlichen nichtlinearen Brechungsindizes weisen unter der Einwirkung des Lasers die Eigenschaften von nichtlinearem optischem Material auf. Das Merkmal der nichtlinearen Streuung besteht darin, dass es keinen Streueffekt gibt, wenn das schwache einfallende Licht eine hohe Transmission aufweist. Bei starkem Lichteinfall wird der Streueffekt stark verstärkt, was zu einer geringen Transmission führt. Sie kommen nur in nichtlinearen Streuern vor, die aus zwei verschiedenen Materialien bestehen. Dieser nichtlineare Streuer kann eine Suspension aus Flüssigkeit und Partikeln sein, beispielsweise eine kolloidale Kohlenstoffsuspension, oder er kann ein festes Mischmedium sein, das aus zwei Feststoffen besteht.

2.3 Nichtlineare Brechung

Die nichtlineare Brechung umfasst photorefraktive, selbstfokussierende und selbstdefokussierende drei Arten der photorefraktiven Begrenzung. Dabei wird der photorefraktive Effekt verwendet, um die Streulichtverstärkung zu bewirken, sodass menschliches Licht Energie auf Streulicht überträgt und so die Intensität des durchgelassenen Lichts begrenzt: Selbstkonvergenter (diffuser) Fokus bezieht sich auf nichtlineares Material unter der Wirkung des Gaußschen Strahls, dessen Brechungsindex sich achsensymmetrisch ändert n=n{{ 4}} plus n21, 7 Materialbrechungsindexkoeffizient; Ist die Lichtintensität. Bei n20 wird die Selbstfokussierungsmethode verwendet, um die Strahlen zu konvergieren. Bei 0 wird die Selbstdefokussierungsmethode verwendet, um das Licht divergieren zu lassen, sodass der Zweck der Begrenzung des ausgegebenen Lichts stark und klein ist und erreicht werden kann. Zu diesen Materialien gehören anorganische Substanzen wie ferroelektrische Wolfram-Kupfer-SNB60- und BSKNN-60-Einkristalle sowie einige organische Polymere.

2.4 Nichtlineare Reflexion

Die Schnittstelle aus linearem Material und nichtlinearem Material wird als nichtlineare Schnittstelle bezeichnet. Wenn der Brechungsindex des nichtlinearen Materials positiv ist, muss der Brechungsindex des nichtlinearen Materials größer sein als der Brechungsindex des nichtlinearen Materials. Wenn das Licht vom linearen Material auf die Grenzfläche einfällt, erfüllt der Einfallswinkel die kritische Winkelbedingung der Totalreflexion. Wenn das schwache Licht einfällt, wird das einfallende Licht vollständig reflektiert, da die Bedingung der Totalreflexion erfüllt ist. Wenn der starke Laser abgefeuert wird, ändert sich der nichtlineare Brechungsindex stark, der Zustand der Totalreflexion wird zerstört, ein Teil der Lichtenergie wird übertragen und die Intensität des reflektierten Lichts wird geschwächt, um den Schutzzweck zu erreichen. Natürlich kann auch die nichtlineare Schnittstelle aus zwei nichtlinearen optischen Materialien mit entgegengesetzten nichtlinearen Symbolen den Effekt eines Laserschutzes erzielen.

3. Praktische Schutzmaterialien für die thermische Phase

Da es sich bei der Wechselwirkung zwischen Laser und Material zunächst um einen thermischen Effekt handelt, kann der Mechanismus des thermischen Phasenübergangs einiger Materialien genutzt werden, um einen starken Laserschutz zu erreichen. Derzeit ist VO-Dünnschichtmaterial das am besten untersuchte Material. VO-Film ist eine Art thermotropes Phasenwechselmaterial. Es hat eine monokline Struktur nahe Raumtemperatur und einen Halbleiterzustand. Die Bandlücke beträgt 0,7 eV und die entsprechende Grenzwellenlänge beträgt 1800 nm. Wenn die Temperatur auf 68 °C ansteigt, wird die Struktur orthogonal und metallisch. Wenn der Laserstrahl auf den VO-Dünnfilm gestrahlt wird, wird das Material erhitzt und es kommt zum Halbleiter-Metall-Phasenübergangsprozess. Begleitend zu diesem Prozess ändern sich seine photoelektrischen Eigenschaften stark, insbesondere ändern sich die Infraroteigenschaften von hoher Transmission zu hoher Reflexion. Die optischen Eigenschaften von VO-Folien können genutzt werden, um den Angriff von Infrarotlicht und elektromagnetischer Strahlung zu blockieren und so einen Laserschutz zu erreichen.

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