Зенкевич А.В., Даукша А.Ю., Иванов А.Ю., Чайко В.Д. «Генерация акустических волн в твердом теле при воздействии на его поверхность лазерного импульсного излучения умеренной интенсивности» Вестник Гродненского государственного ун-та им. Янки Купалы. Серия 2. Математика. Физика. Информатика, компьютерная инженерия и менеджмент, 8, № 1, с. https://vesnik.grsu.by/s_n/pre_246_ru.pdf (2018)

Во введении указан объект исследования – упругие волны, формирующиеся при воздействии на поверхность твердого образца лазерного излучения. Указаны основные механизмы возникновения упругих колебаний при воздействии на твердое тело световых потоков. Отмечено, что относительная значимость вклада каждого из этих механизмов в суммарную амплитуду акустического импульса зависит от плотности мощности падающего лазерного излучения. Целью данной работы является определение основных параметров акустических волн, формирующихся при облучении твердой мишени лазерным импульсом с плотностью потока излучения, превышающей 10⁷–10⁸ Вт/см² . В основной части работы изложены механизмы формирования «лазерного факела», возникающего при обработке поверхности твердого образца излучением лазера с указанной плотностью мощности. Описан предлагаемый метод расчета параметров упругих волн, формирующихся при лазерном воздействии на твердое тело, сопровождаемое разрушением некоторой области на поверхности облучаемого образца. Метод позволяет учитывать как параметры воздействующего лазерного излучения (временную форму импульса, его продолжительность, диаметр пятна фокусировки излучения), так и размеры области неупругих деформаций, температуру на его границе, а также механические характеристики материала, из которого изготовлен облучаемый образец. Проведен расчет временной зависимости давления в упругой волне, инициированной воздействием одиночного лазерного импульса на поверхность твердого тела (Cu, Al, Zn, Bi). Длительность воздействующего лазерного импульса варьировалась от 3 до 10 мкс, температура на границе необратимо деформированной зоны – от 500 до 800°C, радиус кривизны необратимо деформированной зоны – от 0,5 до 1 см. В заключении указано, что при повышении температуры вещества на границе неупругой области амплитуда колебаний давления в упругой волне уменьшается. Длительность первой полуволны давления в упругой волне определяется продолжительностью лазерного воздействия на образец. Длительность следующих полупериодов определяется при фиксированной температуре на границе неупругой зоны отношением радиуса кривизны неупругой зоны к скорости продольных акустических волн в материале облучаемого образца, при фиксированном значении указанного отношения – температурой на границе неупругой зоны. Полученные результаты могут быть применены на промышленных предприятиях, использующих лазерную обработку материалов.

Васильев С.В., Григуть В.В., Иванов А.Ю., Недолугов В.И. «Различные способы регистрации акустических волн, формирующихся в твердом теле при воздействии на его поверхность лазерного импульса умеренной интенсивности» Вестник Гродненского государственного ун-та им. Янки Купалы. Серия 2. Математика. Физика. Информатика, компьютерная инженерия и менеджмент, 8, № 1, с. 83-93 (2018)

Во введении определен объект исследования – металлические образцы, подвергающиеся воздействию лазерного излучения умеренной (технологической) интенсивности. Обоснована актуальность проведения подобных исследований. Целью данной работы является изучение формирования упругих волн при воздействии излучения импульсного лазера с плотностью потока ∼106 Вт/см² на металлический образец. В основной части работы изложена методика экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с металлическими образцами. В частности, подробно описано применение различных систем регистрации временной формы давления в акустической волне, формирующейся в металлическом образце при воздействии на его поверхность лазерного излучения. Проведенные исследования показали, что основным механизмом инициации упругих волн при действии лазерного излучения на поверхность твердого образца является затухание ударной волны, сформировавшейся при плазмообразовании. Генерация акустических колебаний в данном случае может быть описана в рамках модели нагруженной области, излучающей волны в упругую среду. Временная зависимость давления в возбужденной упругой волне имеет вид затухающих осцилляций, причем амплитуда и период этих осцилляций определяются отношением радиуса кривизны неупругой области к скорости продольного звука в облучаемом образце. Таким образом, зарегистрировав возбужденный в зоне взаимодействия лазерного излучения с веществом акустический сигнал, можно, используя временную зависимость давления в акустической волне, определить значения диаметра и глубины кратера, сформировавшегося на поверхности облученного образца. В заключении указано, что в ходе рассматриваемого процесса даже при незначительных радиусе пятна фокусировки, плотности мощности и энергии падающего лазерного излучения могут возбуждаться (и действительно возбуждаются) собственные колебания массивного и протяженного (толщиной ∼1 см) твердого образца. Полученные результаты могут быть применены на промышленных предприятиях, использующих лазерную обработку материалов.