Радужные картины могут обеспечить мониторинг лазерного разрушения поверхностей
 Цветная картина, возникающая благодаря рассеянному излучению в процессе лазерной абеляции. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Лазерная абеляция использует сверхкороткие лазерные импульсы, как правило, фемтосекундной длительности, для удаления небольшого количества материала, благодаря локальному нагреву. Эта техника широко используется, например, для очистки антиквариата, при выполнении хирургических операций на глазах или при работе с микроскопическими устройствами и тонкими пленками. Однако до сих пор никто не обращал особого внимания на рассеянное излучение, поскольку все были заинтересованы остающимися после воздействия лазера поверхностными структурами.
Группа ученых из Ecole Polytechnique (Франция) занялась исследованием именно рассеянного излучения с помощью объектива с необычно большим фокусным расстоянием. Для лучшего понимания процесса команда записывала изображения, полученные при облучении инфракрасным лазером различных образцов из прозрачных материалов. После первых 10 импульсов типичная картина представляла собой пятно яркого белого света (белый цвет возникал за счет сложного взаимодействия между светом и веществом). Последующие импульсы порождали яркие постепенно расширяющиеся цветные кольца, которые затем превращались в набор разноцветных радиальных полос (своеобразная круговая радуга). Обнаруженное явление исследователи назвали «цилиарный белый свет», поскольку оно визуально похоже на так называемую цилиарную корону, наблюдаемую вокруг источников яркого света в ночное время. Ученые смогли обнаружить один и тот же эффект для 14 различных материалов, в том числе кварца, сапфира и нескольких полимеров.
Одновременно с исследованием рассеянного излучения ученые использовали электронный микроскоп, чтобы наблюдать эволюцию конической воронки, которая образуется в материале во время процесса абеляции. В ходе своих наблюдений они установили взаимно однозначное соответствие процесса эволюции поверхности при абеляции и оптической картины рассеянного излучения, предложив теоретическую модель наблюдаемого явления. Численное моделирование эксперимента, согласно этой модели, привело к результатам, схожим с наблюдаемой картиной.
Ученые считают, что с помощью обнаруженной взаимно однозначной связи в будущем можно было бы с большой долей вероятности судить о том, на какой стадии в данный момент находится процесс абеляции, а также, сколько вещества уже было удалено с поверхности. Правда, коллеги ученых из других научных групп не разделяют энтузиазма коллег, поскольку считают, что предложенная модель пока еще слишком сложна для расчетов.
Более подробная информация о проделанной работе опубликована в журнале Physical Review Letters.
Также по теме:
- Ученые из Японии предложили конструкцию нанолазера на квантовой точке
- Ученые предложили способ контроля некогерентного случайного лазера
- Лазеры помогут очистить околоземное пространство от космического мусора
- Поверхность воды изгибается под действием лазера
- Ученые предложили методику обработки поверхности при помощи вихревого лазера
Источники: