Такой вид структуры лазерного факела объясняется одновремен-
ным протеканием в плазме лазерного факела нескольких противопо-
ложно направленных процессов:
•
первый процесс связан с экранированием оптически плотными
парами материала преграды лазерного излучения от поверхности ми-
шени, что приводит к периодическому во времени характеру процесса
испарения мишени;
•
второй процесс связан с газодинамическим растеканием плазмы
из области интенсивного поглощения лазерного излучения.
Так, из графических зависимостей рис. 3,
г
следует, что экраниро-
вание лазерного излучения (т.е. частичный захват излучения лазера
материалом металлической преграды) совместно с интенсивным га-
зодинамическим течением и сбросом внутренней энергии в окружаю-
щую среду через контактную границу и на поверхность металлической
преграды (в виде широкополосного излучения) приводит к колоко-
лообразному распределению температуры приповерхностной плазмы
внутри лазерного факела.
Результаты первой группы одномерных расчетов, приведенные на
рис. 3, 4, позволяют отметить, что явление лазерного пробоя наб-
людается только для лазерного излучения с энергиями квантов в диа-
пазоне
hν
2
= 3
,
14
. . .
5
,
98
эВ (
λ
= 0
,
395
. . .
0
,
207
мкм — ближний УФ-
диапазон), хотя испарение преграды было и в остальных вариантах
расчетов. В этом случае внутри лазерного факела после оптического
пробоя достигаются температуры до 20 кK (рис. 3,
в, г
). При этом ско-
рость распространения внешней границы лазерного факела, вызванно-
го облучением мишени CO
2
-лазером, составляет
v
УВ
= 1
,
35
км
/
с (для
P
∞
= 1
атм
)
и
v
УВ
= 2
км
/
с (для
P
∞
= 0
,
1
атм
)
, что приблизительно
в 2 раза меньше этой же скорости в случае воздействия на мишень
hν
2
-
лазером. В этой ситуации относительно высокие значения температур
в плазменном образовании, которое появилось в результате облучения
hν
2
-лазером мишени, могут быть объяснены сильным поглощением
лазерного излучения внутри лазерного факела. При этом объемное
энерговыделение на порядок превышает энергию, выделившуюся в
результате воздействия CO
2
-лазером. Так, если обратить внимание на
рис. 4 (кривая
1
— плотность потока лазерного излучения
q
Laz
)
, то
можно увидеть практически 4-кратное уменьшение лазерного потока
в пространственной области, располагающейся между поверхностью
мишени и контактной границей и занятой плазмой материала мишени.
Аналогичный расчет, выполненный для CO
2
-лазера, дает более слабое
поглощение лазерного излучения в той же пространственной области.
Из проведенных двумерных расчетов следует, что процесс расши-
рения лазерного факела во времени условно можно представить в виде
двух стадий:
64 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4
