Воздействие лазерного излучения на неподвижную и быстро смещающуюся относительно лазерного пучка мишень

Приведены результаты исследований воздействия импульсов лазерного излучения с энергией до 50 Дж, длительностью до 1100 мкс и фронтом ~300 мкс как на неподвижную, так и на движущуюся с линейной скоростью до 10⁴ см/с мишень. Показано, что в случае неподвижной мишени из нержавеющей стали оптический пробой в парах ее материала возникает при средних плотностях мощности в фокусе лазерного излучения 5.5×10⁶ Вт/см², a для реализации оптического пробоя в воздухе это значение должно составлять 7.3×10⁶ Вт/см². Найдено, что это нежелательное явление не наблюдается при быстром (~50 м/с) смещении мишени относительно лазерного пучка даже при увеличении плотности мощности излучения на порядок. Обнаружено, что на движущейся мишени в диапазоне плотностей мощности излучения (0.6—1.2)×10⁷ Вт/см² (мощность 12—24 кВт) испарение имеет прерывистый характер. Для объяснения этого эффекта создана численная модель, учитывающая влияние процесса горения мишени и согласующаяся с наблюдаемой картиной испарения. Рассчитаны и приведены зависимости толщин испаренного и проплавленного слоев от параметров излучения и скорости движения мишени, необходимые для выбора режима обработки поверхности изделий лазерным пучком.