Силовая оптика

На основе развитой нами в начале 1970-х годов теории рассмотрен широкий спектр явлений при воздействии на оптическую поверхность твердого тела излучения, изменяющегося во времени произвольным образом и создающего термические, термонапряженные и деформационные состояния поверхностного слоя. Рассмотрение проводится на основе соотношения между величинами, характеризующими термонапряженное состояние в любых нестационарных режимах ввода энергии в твердое тело, аналогичными соотношениям типа интегралов Дюамеля из теории теплопроводности. Особенность анализа термонапряженного состояния в данном случае состоит в том, что в это соотношение время входит как параметр, что в свою очередь является следствием несвязности квазистационарной задачи термоупругости. Данное рассмотрение особенно важно для силовой оптики мощных лазерных систем с высокими частотами следования импульсов, активно разрабатываемых в последнее время. B обзоре, недавно опубликованном нами в журнале Laser Physics, анализируется термонапряженноe состояние твердого тела. В этом состоянии время рассматривается как независимая переменная, по которой проводится дифференцирование. Такой подход значительно сужает возможности метода. В опубликованном обзоре содержатся данные, cвязанные с использованиeм капиллярнопористых структур из различных материалов с различной степенью развития поверхности для интенсификации теплообмена при температурах теплоносителя ниже температуры его кипения. В настоящем обзоре обсуждаются также зависимости предельных интенсивностей лазерного излучения от длительности импульса или серии импульсов, соответствующие трем стадиям состояния отражающей поверхности и приводящие к недопустимым упругим искажениям поверхности, пластическому течению материала с образованием остаточных напряжений и к плавлению поверхностного слоя. Анализируются проблемы теплообмена в поверхностном слое при прокачке жидкометаллического теплоносителя. Проводится сравнение теоретических оценок с экспериментальными данными. Oбсуждаются вопросы, связанные с технологией создания элементов силовой оптики на основе материалов с пористой структурой, облегченной высокостабильной крупногабаритной оптики на основе высокопористых ячеистых материалов, многослойных сотовых структур и карбида кремния, а также вопросы применения физико-технических основ силовой оптики в современных высоких технологиях.