El umbral de daño por láser (LDT) o umbral de daño inducido por láser (LIDT) es el límite en el que un láser dañará una óptica o un material dada la fluencia (energía por área), la intensidad (potencia por área) y la longitud de onda . Los valores de LDT son relevantes tanto para elementos ópticos transmisivos como reflectivos y en aplicaciones donde la modificación o destrucción de un material inducida por láser es el resultado deseado.
En el caso de los láseres de pulsos largos o de onda continua , el mecanismo de daño principal suele ser térmico. Dado que tanto la óptica de transmisión como la de reflexión tienen una absorción distinta de cero, el láser puede depositar energía térmica en la óptica. En un punto determinado, puede haber suficiente calentamiento localizado para afectar las propiedades del material o inducir un choque térmico .
La ruptura dieléctrica se produce en materiales aislantes siempre que el campo eléctrico sea suficiente para inducir conductividad eléctrica. Aunque este concepto es más común en el contexto de la ingeniería eléctrica de corriente continua y corriente alterna de frecuencia relativamente baja , los campos electromagnéticos de un láser pulsado pueden ser suficientes para inducir este efecto, lo que provoca cambios químicos y estructurales perjudiciales en la óptica.
En el caso de pulsos muy cortos y de alta potencia, puede producirse una ruptura por avalancha . A estas intensidades excepcionalmente altas, la absorción multifotónica puede provocar la ionización rápida de los átomos del sistema óptico. Este plasma absorbe fácilmente la energía del láser, lo que provoca la liberación de más electrones y un efecto de "avalancha" descontrolado, capaz de causar daños importantes al sistema óptico.
Los sistemas ópticos pueden mitigar los efectos del daño del láser tanto aumentando la LDT de la óptica utilizada como cambiando las características del haz láser. El uso de espejos dieléctricos de alta reflectividad (HR) en lugar de espejos metálicos es una estrategia común. Además, el haz se puede expandir, reduciendo la fluencia presente en la óptica. Finalmente, el haz se puede estirar temporalmente, es decir, " chirpear ", para reducir la potencia incidente en la óptica. El uso de haces chirpeados fue la innovación clave en la amplificación de pulsos chirpeados , una técnica que permite la generación de haces de clase petavatio que recibió el Premio Nobel de Física de 2018 .
Algunas aplicaciones utilizan directamente la descomposición por láser, lo que requiere conocer las propiedades de LDT de los materiales. Algunos ejemplos son: