Мощность (энергия) излучения, необходимая для выполнения таких технологических операций, как сварка, сверление, разметка, термообработка и др., достигнута в основном на СО2 - лазерах, работающих на длине волны 10.6 мкм. Поэтому оптические элементы проходной оптики должны иметь минимальный показатель поглощения в области l = 10...11 мкм.
Гамма материалов, прозрачных в этой области, весьма широкая. Однако эту гамму существенно сужают дополнительные требования, характерные именно для лазерных систем. К дополнительным требованиям относятся:
· высокая оптическая прочность, позволяющая достичь требуемых значений поверхностного и объемного порога разрушения и ресурса работы;
· высокая механическая твердость, обеспечивающая возможность и технологичность высококачественного полирования рабочих поверхностей;
· хорошая оптическая однородность, стабильная во времени и в процессе эксплуатации;
· высокая термостойкость в рабочем диапазоне температур;
· высокая теплопроводность, обеспечивающая рассеяние поглощенной материалом энергии излучения;
· малое значение температуропроводности, определяющей скорость установления теплового равновесия и расстояние, на которое тепловая волна проникает в глубь материала;
· возможность получения заготовок достаточно больших размеров;
· высокая химическая стойкость;
· отсутствие токсичности материала, сырья для его изготовления и продуктов его обработки;
· невысокая стоимость материала и сырья для его изготовления и продуктов его изготовления;
· удобства монтажа и юстировки системы оптических элементов;
Материалы, полностью удовлетворяющие всем перечисленным требованиям, в настоящее время еще не созданы.
Однако целый ряд материалов, прозрачных в ИК-области спектра, этим требованиям частично удовлетворяет. К ним относятся:
ä тугоплавкие монокристаллы Si, Ge, Al203;
ä полупроводниковые соединения ZnSe, CdTe, GaAs;
ä монокристаллические растворы на основе солей таллия, известные
под шифрами КРС-5 и КРС-6;
ä оптическая керамика типа КОЗ (на основе CaF2), (на основе ZnSe) и
КО6 (на основе CdTe)
ä щелочно-галоидные кристаллы КCl, NaCl, CaF2, LiF, BaF2.
Так как каждый из этих материалов не полностью отвечает поставленным требованиям (так, например, КРС-5 и КРС-6 имеют малую термостойкость и весьма токсичны; Ge, GaAs, CdTe непрозрачны для видимого света, что затрудняет сборку и юстировку; KCl, NaCl, LiF гигроскопичны; ZnSe, BaF2 и CdTe имеют высокую стоимость), то эффективность применения того или иного кристалла определяется отдельно для каждого конкретного случая. Показатели преломления для некоторых материалов приведены в таблице 2.3