Umbral de daño del láser
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El umbral de daño por láser (LDT) o el umbral de daño inducido por láser (LIDT) es el límite en el cual una óptica o material será dañado por un láser dada la fluencia (energía por área), intensidad (potencia por área) y longitud de onda . Los valores de LDT son relevantes tanto para elementos ópticos transmisores como reflectantes y en aplicaciones donde la modificación o destrucción de un material inducida por láser es el resultado deseado.
Mecanismos
Térmico
Para pulsos largos o láseres de onda continua, el mecanismo de daño primario tiende a ser térmico. Dado que tanto la óptica de transmisión como la de reflexión tienen una absorción distinta de cero, el láser puede depositar energía térmica en la óptica. En cierto punto, puede haber suficiente calentamiento localizado para afectar las propiedades del material o inducir un choque térmico .
Ruptura dieléctrica
La ruptura dieléctrica ocurre en materiales aislantes siempre que el campo eléctrico es suficiente para inducir conductividad eléctrica. Aunque este concepto es más común en el contexto de la ingeniería eléctrica de CC y CA de frecuencia relativamente baja , los campos electromagnéticos de un láser pulsado pueden ser suficientes para inducir este efecto, provocando cambios estructurales y químicos dañinos en la óptica.
Desglose por avalancha
Para pulsos muy cortos y de alta potencia, puede ocurrir una ruptura por avalancha . A estas intensidades excepcionalmente altas, la absorción multifotónica puede provocar la rápida ionización de los átomos de la óptica. Este plasma absorbe fácilmente la energía del láser, lo que provoca la liberación de más electrones y un efecto de "avalancha" de fuga, capaz de causar un daño significativo a la óptica.
Mitigación
Los sistemas ópticos pueden mitigar los efectos del daño del láser aumentando el LDT de la óptica utilizada y cambiando las características del rayo láser. El uso de espejos dieléctricos de alta reflectividad (HR) en lugar de espejos de metal es una estrategia común. Además, el haz se puede expandir, reduciendo la fluencia presente en la óptica. Finalmente, el haz se puede estirar temporalmente, es decir, " chirriar ", para reducir la energía que incide en la óptica. El uso de haces chirridos fue la innovación clave en la amplificación de pulsos chirridos , una técnica que permite la generación de haces de clase de petavatios que fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2018 .
Aplicaciones
Algunas aplicaciones utilizan directamente la degradación por láser, lo que requiere el conocimiento de las propiedades LDT de los materiales. Algunos ejemplos incluyen:
- Corte por láser
- Deposición de láser pulsado
- Ciertas técnicas de medicina láser
- Generación de plasma, especialmente para la aceleración de wakefield
- Armas laser
enlaces externos
