Возможность работы ограничителя на CBS в импульсно-периодическом режиме

Зависимость эффективности ограничения от растворителя

Зависимость эффективности ограничения от растворителя должна быть сильной, если превалирует механизм рассеяния на пузырьках растворителя. Этот механизм работает при умеренных интенсивностях, поэтому практически всегда превалирует при ограничении длинных импульсов микросекундного диапазона, имеющих низкую пиковую мощность. При ограничении мощных наносекундных импульсов вначале работает рассеяние и поглощение в углеродном паре и плазме, и только потом вступает в игру рассеяние на пузырьке растворителя. Поэтому начальный участок кривой в этом случае для разных жидкостей, имеющих разные теплофизические свойства, будет приблизительно одинаков, но эффективность ограничения будет выше для жидкостей, имеющих лучшие теплофизические свойства [5,6,17] (подробно описание экспериментов, выполненных в этих работах, приведено в разделе 1). В [5] кювета с суспензией облучалась лазером на красителе. Длина волны излучения составляла 590 нм, длительность импульса 2.5 mс. Результаты измерения представлены в таблице 7.

Таблица 7. Теплофизические свойства некоторых жидкостей, используемых для приготовления суспензий углеродных наночастиу, и эффективность нелинейного оптического ограничения в этих жидкостях.

Жидкость	Коэффициент поверхностного натяжения, Н/м	Вязкость, мПа/с	Теплота парообразования при 25 °С, кДж/см^3	Максимальная прошедшая энергия, отн.ед.
Вода		0.89	2.61
вода/метанол (4:1)		0.87	2.28
о-ксилен		0.76	0.927	4.9
тетрагидрофуран		0.46	0.873	3.2
хлороформ		0.54	0.735
углерод-дисульфид		0.35	0.666	1.7
этанол		1.07	0.965	1.7
толуол		0.56	0.859	1.7
ацетон		0.39	0.843	1.5
метанол		0.52	0.963	1.2
йодометан		0.47	0.997	1.0
эфир		0.22	0.61	1.0

Видно, что лучшее ограничение демонстрируют жидкости, имеющие меньший коэффициент поверхностного натяжения, меньшую вязкость, меньшую теплоту парообразования. Меньший коэффициент поверхностного натяжения и меньшая теплота парообразования облегчают образование пузырька растворителя, т.е. уменьшают порог ограничения, а меньшая вязкость жидкости облегчает рост пузырька. В [17] исследуется степень влияния растворителя на эффективность ограничения в зависимости от длительности импульса. Показано, что для микросекундных импульсов влияние растворителя проявляется сильнее.

Если планируется использовать оптический ограничитель в импульсно-периодическом режиме, то важным параметром является время восстановления начального пропускания.

Для суспензий углеродных наночастиц в процессе восстановления начального пропускания можно выделить 2 этапа: кратковременное уменьшение пропускания и, следующее за ним, гораздо более длительное увеличение пропускания значительно выше начального уровня. [7,14,18,19,20]. При достаточной плотности энергии увеличение пропускания становится критическим. Увеличение пропускания вызвано, по-видимому, с исчезновением углеродных наночастиц в месте прохождения излучения. Длительность этого этапа зависит от времени диффундирования «свежих» углеродных частиц в эту область, и, следовательно, от теплофизических свойств растворителя. Этот процесс восстановления начального пропускания протекает значительно быстрее при работе в сфокусированных пучках [20].

Дата добавления: 2015-06-28