Взаимодействие излучения мощного волоконного иттербиевого лазера с диэлектрическими неоднородными мишенями

Приведены результаты исследований воздействия излучения волоконного иттербиевого лазера ($\lambda$ = 1.07 $\mu$m) на мишени из Nd$^{3+}$Y$_2$O$_3$ с неоднородной прозрачностью в процессе получения нанопорошка. Показано, что в процессе воздействия поверхность лазерной мишени становится чрезвычайно неровной, что проявляется в виде неоднородностей типа “сталагмитов” и обусловлено большой глубиной проплавления. Установлено, что получаемый порошок состоит из двух фракций. Первая из них составляет 99% общей массы порошка и состоит из наночастиц со средним размером 29 nm (по BET-методу). Вторая фракция состоит из микро- и субмикрочастиц, представляющих собой круглые капли, сконденсировавшиеся из расплава, и бесформенные осколки мишени. Распределение капель по диаметру имеет несколько максимумов при 2, 8 и 80 $\mu$m, появление которых обусловлено разными физическими причинами. Численно исследован процесс лазерного нагрева неоднородной мишени с нелинейным показателем поглощения. Показано, что при средней мощности лазерного излучения 700 W и плотности мощностью 5.6 $\cdot$ 10$^5$ W/cm$^2$ и длительности воздействия более 150 $\mu$s начинается процесс плавления мишени.