3. Выбор материала линзы.
Важнейшим требованием, предъявляемым к материалу фокусирующей линзы, является требование его прозрачности для излучения лазера с данной длиной волны. Как было показано выше, чем больше показатель преломления (n), тем ниже значение P*min и, соответственно меньше диаметр пятна dп, и выше плотность мощности (q) сфокусированного пучка.
Выбор материала линзы производят с учётом множества дополнительных факторов, таких как:
высокая оптическая прочность;
высокая механическая твёрдость;
хорошая оптическая однородность;
высокая термостойкость;
высокая химическая стойкость
и т.д.
Очевидно, что материал, удовлетворяющий всем этим требованиям трудно найти. Поэтому выбор производят из материалов, хорошо зарекомендовавших себя при фокусировке лазерного излучения с теми или иными пространственно-временными и энергетическими характеристиками.
Для длины волны излучения =10,6 мкм применяют такие материалы, как:
тугоплавкие монокристаллы Si, Ge, Al2O3 (рубин);
полупроводниковые соединения ZnSe, CdTe, GaAs;
монокристаллические растворы на основе солей таллия, известные под шифрами KRS-5, KRS-6;
оптическая керамика типа КО3 (на основе CaF2),(на основе ZnSe) и КО6 (на основе CdTe);
щёлочно-галоидные кристаллы KCl, NaCl, CaF2, LiF, BaF2.
Для длины волны излучения =1,06 мкм применяют материалы, прозрачные для этой длинны волны или для видимого света:
кварц;
оптические стёкла.
Иногда необходимо проводить оценочные расчёты оптических элементов на прочность и величину искажения волнового фронта излучения из-за термодеформаций.
Показатели преломления материалов проходной оптики даны в таблице 1.
Таблица 1a
Кристаллические галогениды и полупроводники |
|||
Длина волны 10,6 мкм |
Длина волны 1,06 мкм |
||
Материал |
Показатель преломления |
|
Показатель преломления |
LiF |
1,055 |
|
1,386 |
NaF |
1,220 |
|
1,320 |
NaCl |
1,488 |
|
1,531 |
KCl |
1,455 |
|
1,479 |
ZnSe |
2,403 |
|
|
CdTe |
2,674 |
|
2,810 |
KRS-6 |
2,170 |
|
2,240 |
KRS-5 |
2,360 |
|
2,440 |
KO-6 |
2,670 |
|
2,802 |
GaAs |
3,080 |
|
--- |
Si |
3,410 |
|
3,57 |
Ge |
4,003 |
|
--- |
Таблица 1б
Оптические стёкла |
|||
Длина волны 1,06 мкм |
|||
Материал |
Показатель преломления |
Материал |
Показатель преломления |
ЛК4 |
1,480 |
ЛФ5 |
1,559 |
КФ6 |
1,490 |
ТФ1 |
1,627 |
К8 |
1,506 |
ТФ5 |
1,727 |
КФ4 |
1,507 |
ТФ10 |
1,775 |
ОФ1 |
1,517 |
ТВФ8 |
1,833 |
БК8 |
1,536 |
СТФ2 |
1,900 |
ТК12 |
1,557 |
СТФ3 |
2,106 |