Predicción de daños por láser bajo irradiación compuesta de múltiples longitudes de onda basada en el modelo acoplado...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería óptica Ingeniería óptica.
• Física del láser Física del láser

Sus antecedentes:

• El daño inducido por láser en los materiales ópticos es una preocupación crítica para los sistemas láser de alta potencia.
• Comprender los mecanismos de daño en las películas multicapa es esencial para mejorar la fiabilidad del dispositivo.
• Los modelos anteriores a menudo carecen del análisis acoplado de campo-estrés térmico acoplado requerido para escenarios complejos de irradiación.

Objetivo del estudio:

• Establecer un modelo analítico para el daño inducido por láser en películas multicapa bajo irradiación de doble/múltiple longitud de onda.
• Investigar la influencia de las relaciones de energía variables de la luz láser armónica fundamental (1ω) y la tercera armónica (3ω) en el daño.
• Para predecir y diferenciar los tipos de daño en las superficies delantera y trasera de la película.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo analítico acoplado de campo-estrés térmico.
• Simulación de daños inducidos por láser bajo diferentes relaciones de energía de 1ω y 3ω.
• Validación experimental utilizando microscopía y espectroscopia Raman para analizar las morfologías de daño y los cambios materiales.

Principales resultados:

• Daño asimétrico observado en las superficies delantera y trasera de la película multicapa.
• Los daños en la superficie delantera pasan de una fractura inducida por el campo a una fractura a nanoescala (acoplamiento campo-estrés) a medida que disminuye la relación 1ω.
• El daño de la superficie trasera muestra constantemente estructuras remeltas a escala micrométrica (acoplamiento de estrés térmico), independientemente de la relación de energía.

Conclusiones:

• El modelo analítico establecido predice con precisión los tipos y morfologías de daños inducidos por láser en películas multicapa.
• Los hallazgos destacan el papel crítico de los ratios de energía en la determinación de los mecanismos y ubicaciones de los daños.
• La fiabilidad del modelo se confirma a través de un fuerte acuerdo con las observaciones experimentales y el análisis espectral.