Порог лазерного повреждения (LDT) или порог лазерно-индуцированного повреждения (LIDT) — это предел, при котором оптика или материал будут повреждены лазером с учетом плотности потока (энергии на единицу площади), интенсивности (мощности на единицу площади) и длины волны . Значения LDT актуальны как для пропускающих, так и для отражающих оптических элементов, а также в приложениях, где лазерно-индуцированная модификация или разрушение материала является предполагаемым результатом.
Для длинных импульсов или лазеров с непрерывной волной первичный механизм повреждения, как правило, тепловой. Поскольку и передающая, и отражающая оптика имеют ненулевое поглощение, лазер может вкладывать тепловую энергию в оптику. В определенный момент может возникнуть достаточный локализованный нагрев, чтобы либо повлиять на свойства материала, либо вызвать тепловой удар .
Диэлектрический пробой происходит в изоляционных материалах всякий раз, когда электрическое поле достаточно для индуцирования электропроводности. Хотя эта концепция более распространена в контексте электротехники постоянного тока и относительно низкочастотного переменного тока , электромагнитные поля импульсного лазера могут быть достаточными для индуцирования этого эффекта, вызывая разрушительные структурные и химические изменения в оптике.
Для очень коротких, мощных импульсов может произойти лавинный пробой . При этих исключительно высоких интенсивностях многофотонное поглощение может вызвать быструю ионизацию атомов оптики. Эта плазма легко поглощает энергию лазера, что приводит к освобождению большего количества электронов и эффекту неуправляемой «лавины», способному нанести значительный ущерб оптике.
Оптические системы могут смягчать последствия лазерного повреждения как за счет увеличения LDT используемой оптики, так и за счет изменения характеристик лазерного луча. Использование диэлектрических зеркал с высокой отражательной способностью (HR) вместо металлических зеркал является распространенной стратегией. Кроме того, луч можно расширить, уменьшив флюенс, присутствующий на оптике. Наконец, луч можно растянуть во времени, т. е. « чирпировать », чтобы уменьшить мощность, падающую на оптику. Использование чирпированных пучков стало ключевым новшеством в усилении чирпированных импульсов , технологии, которая позволяет генерировать пучки петаваттного класса, удостоенные Нобелевской премии по физике 2018 года .
Некоторые приложения используют лазерный пробой напрямую, что требует знания свойств LDT материалов. Вот некоторые примеры: