Исследование процессов инициирования лазерного нагрева дисперсной среды из прозрачного диэлектрика

Проведены экспериментальные исследования формирования лазерного факела при воздействии излучения волоконного иттербиевого лазера с длиной волны 1.065 мкм на прессованные микропорошки из прозрачных диэлектрических материалов (MgF₂, CaF₂, SiO₂, BaF₂, MgAl₂O₄, Al₂O₃, Nd :Y₂O₃, YSZ и TiO₂). Теоретически исследовано распространение излучения иттербиевого лазера в вышеуказанных мишенях. Показатели преломления исследуемых материалов находятся в диапазоне 1.38 – 2.48. В результате расчетов получено, что сочетание интерференции и рассеяния излучения в среде из микронных частиц приводит к усилению интенсивности в локальных участках на один-два порядка по сравнению с интенсивностью падающего излучения. Показано, что с ростом показателя преломления материала частиц это усиление возрастает. Предполагается, в подобных локальных максимумах запускаются как нелинейные механизмы поглощения лазерного излучения, способствующие забросу электронов в зону проводимости, так и процессы ударной ионизации, приводящие к лавинообразному росту концентрации электронов в этой зоне. В результате материал начинает нагреваться вплоть до абляции. Численно рассчитаны характерные времена указанного процесса для разных материалов. Результаты расчетов неплохо согласуются с экспериментальными данными.