Resistencia del material al rayo láser

Por lo general, un láser dañará una superficie óptica de una de dos maneras. El primero es justo lo que cabría esperar: el láser calienta el material hasta que sucede algo malo. El segundo también es bastante simple, pero menos común porque (AFAIK) en realidad es solo un problema con pulsos muy cortos (del orden de femtosegundos). En este caso, la viga produce una tensión mecánica pequeña pero que cambia rápidamente, ya sea como efecto del calentamiento o como efecto electroestrictivo. El impacto resultante es lo suficientemente fuerte como para dañar la superficie óptica, generalmente al producir chips microscópicos o al deslaminar los recubrimientos ópticos.

Ahora, el tema importante aquí, que debería responder a su pregunta, es que la potencia promedio en realidad no significa mucho en el contexto del daño óptico. Puede ser un problema en los casos en que la disipación de calor durante escalas de tiempo prolongadas se convierte en un problema, pero en los casos en que se pulsa el láser, la mecánica del daño está determinada principalmente por la potencia máxima y el ancho del pulso.

Para hacer una analogía: nunca me han disparado con un arma. Si me disparan en la cabeza mañana, el flujo de balas promedio de mi vida será muy bajo, solo una bala en 26 años. Sin embargo, todavía estaré muerto.

No siendo una lista exhaustiva. Algunos fenómenos que permiten que esto suceda son los efectos no lineales. Un pulso corto permite una mayor intensidad durante un breve período de tiempo, lo que mejora los efectos no lineales, como la absorción de dos fotones y el autoenfoque . La absorción de dos fotones hará que un material absorba la luz que no lo haría si la luz fuera de baja intensidad. El autoenfoque haría que la luz se enfocara más, lo que disminuiría el área en la que se puede difundir el calor, o aumentaría la intensidad para la absorción de dos o más fotones. El desenfoque automático también es posible, lo que permitiría reducir el daño en el material si se pulsa.

Una cosa que debería importar es cuánta luz láser se refleja versus cuánta se absorbe y transmite.

No sé mucho sobre esto, pero mi suposición ingenua es que los láseres dañan los materiales principalmente porque se calientan por la intensidad de la luz y luego se derriten (¡o se queman!). Por lo tanto, la conductividad térmica o las propiedades de respuesta del material también entrarán en juego. Por ejemplo, si el calor se conduce bien en un material, el calentamiento local del material por el láser podrá difundirse a una región más grande.