Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Работа посвящена проблеме разрушения оптического волокна из диоксида кремния под действием высокоинтенсивного лазерного импульса. При этом основное внимание сосредоточено на режиме сверхбыстрого распространения волны разрушения, впервые обнаруженного в эксперименте в работе [1]. Согласно наблюдениям, волна разрушения рапсространяется совместно с волной поглощения со скоростью порядка 3 км/с, и до недавнего времени физический механизм, определяющий это явление, выявлен не был.
Исследования, направленные на изучение динамических процессов в диоксиде кремния, инициированных при воздействии мощного лазерного импульса, отражены в цикле работ [2–6], где, в частности, была предложена численная модель явления [2], проведено одно- и двумерное численное моделирование [3–6], а также получены новые экспериментальные данные об адиабате Гюгонио и пределе разрушения материала оптические волокна изготовлены из [6]. Ранее в работе [3] было показано, что предложенная численная модель, основанная на гидродинамическом приближении, способна воспроизвести численно как медленный, так и высокоскоростной режимы разрушения плавленого кварца. Кроме того, было обнаружено, что пороговая интенсивность, определяющая переход между двумя режимами, воспроизводится количественно с хорошей точностью в сравнении с экспериментальными данными [1].
В [2—5] показано, что разлет горячей плазмы в диоксид кремния вызывает генерацию ударных волн, распространяющихся по среде и влияющих на ее локальную динамику. В то же время новые экспериментальные данные, представленные в [6] наглядно иллюстрируют наличие механизма разрушения диоксида кремния в волне сжатия. Также в работе [6] получено значение критического давления в волне сжатия, при котором происходит разрушение. Это значение оказывается равным 30 кбар, и после того, как происходит сжатие среды до этого давления, происходит разрушение, что в свою очередь приводит к потере прозрачности в области разрушения.
В рамках настоящего исследования предложена гидродинамическая модель динамики диоксида кремния под действием мощного лазерного излучения с учетом разрушения сплошности вещества при достижении давления в волне сжатия 30 кбар и соответтсвенно с учетом поглощения излучения в области сжатия. На основе этой модели проведен анализ влияния потери прозрачности из-за ударного сжатия на скорость распространения волны поглощения и волны разрушения. Результаты исследования показали, что этот эффект определяет распространение волны поглощения со скоростью ~3 км/с, наблюдаемой экспериментально и ранее не получившей объяснения. Показано также, что конкуренция между поглощением энергии за ударной волной и потерями импульса за счет поперечного расширения вещества определяет осцилляции скорости волны поглощения. Пространственный период колебаний однозначно зависит от длины поглощения в области разрушения, а следовательно, и от размера осколков. Полученные результаты могут дать интерпретацию уникальных экспериментальных данных по высокоскоростному разрушению оптических волокон под действием интенсивного лазерного импульса.
