Глава 4.3. Ограничители излучения на основе фотоиндуцированных процессов в композитных материалах.

Возможности применения композитных материалов для ограничения в спектральном интервале 5-12 мкм исследовались для композитов на основе наночастиц диоксида ванадия и галогенидов серебра лишь для длины волны 10.6 мкм.

Показатель преломления диоксида ванадия на данной длине волны при фазовом переходе увеличивается. Следовательно, в толстом композитном материале будет происходить самофокусировка излучения [1]. Несмотря на это, при соответствующем выборе оптической схемы ограничителя, может быть получен эффект ограничения излучения. В работе [1] использовался композит с наночастицами VO₂ в матрице из KI. Начальный коэффициент пропускания образцов был равен 65 % на длине волны 10.6 мкм. В сфокусированном лазерном пучке при длительности лазерного импульса 1.5 мкс было получено ограничение излучения с динамическим диапазоном ~20.

Более эффективное ограничение излучения на длине волны 10.6 мкм было реализовано в композитном материале на основе галогенидов серебра [2, 3]. При термической обработки наночастиц галогенидов серебра на их поверхности появляется островковая пленка серебра. Это вызывает появление плазмонных резонансов в среднем ИК-диапазоне, в том числе, на длине волны 10.6 мкм. При воздействии импульсного 10-микронного излучения в ядре наночастицы происходит обратимое изменение диэлектрической проницаемости, приводящее к сдвигу полосы плазмонного резонанса и увеличению его амплитуды [2]. Результатом этого является ограничение излучения. В работе [3] показано, что композитный материал на основе наночастиц AgCl в матрице из KI позволяет эффективно ограничивать микросекундные лазерные импульсы с длиной волны 10.6 мкм. Порог ограничения при этом составляет 10 мкДж/см2, полный динамический диапазон – до 10⁴, а начальное пропускание среды может достигать 80 %.

Рис. 2. Ограничение излучения наночастицами хлорида серебра в матрице из KI. λ = 10.6 мкм, τ = 1.5 мкс.

Литература к главе 4.3.:

1.А.А. Остросаблина, О.П. Виноградова, А.И. Сидоров Нелинейно-оптические свойства толстых композитных сред с наночастицами диоксида ванадия. II. Самофокусировка излучения среднего ИК диапазона. // Оптический журнал, 2006, Т.73, № 2, С.17-20.

2.А.И. Сидоров Оптические свойства композита с наночастицами серебра в диапазоне 8-12 мкм. // Оптический журнал, 2003, Т.70, №2, С.9-14.

3.О.П. Михеева, А.И. Сидоров Ограничение излучения СО₂ лазера в композитном материале с наночастицами серебра. // Письма в ЖТФ, 2001, т.27, в.18, с.50-5.