МОДЕЛЮВАННЯ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНО-ІНДУКОВАНОГО ОПТИЧНОГО ПРОБОЮ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ
DOI:
https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2020.3.2-1.25Ключові слова:
лазерно-індукований оптичний пробій, релаксаційна оптика, моделювання, ланцюгові процеси, черенковське випромінюванняАнотація
Задача моделювання лазерно-індукованого оптичного пробою представляється як створення універсального методу для всіх середовищ – від газів до твердого тіла. Це перша спроба детального дослідження цієї проблеми в цілому. Показаний рівень складності цієї проблеми. З фізико-хімічної точки зору оптичний пробій є режимом повного розриву всіх хімічних зв'язків в опромінюється речовині в області лазерного опромінення. У цьому випадку ми можемо визначити поріг руйнування опромінених речовин за допомогою методів релаксаційної оптики. Режим оптичного пробою можна отримати за допомогою трьох способів. Перший – тепловий. У цьому випадку основна релаксація первинних процесів оптичного збудження є теплова. Прикладами цього процесу можуть бути імпульсне мілісекундне та неперервне лазерне опромінення речовини. Другий – плазмовий. В цьому випадку основну роль в оптичному пробої має формування «колективного» електромагнітного (електронно-іонного) процесу. Прикладами цього процесу є лазерне опромінення імпульсами мілісекундної або наносекундної тривалості. При цьому лазерно-індукована плазма випромінює неперервне випромінювання у всіх напрямках (ефект зірки). Третій – прямий оптичний. У цьому випадку ми маємо пряму багатофотонну іонізацію, і ці процеси носять орієнтаційний характер. Вторинне випромінювання (перевипромінюсвання) це черенковське випромінювання з оптичним збудженням. Цей факт підтверджений експериментальними даними для наносекундного, пікосекундного таі фемтосекундного режимів опромінення. Це відмінність пов'язана з різною природою релаксації первинних оптичних збуджень. Представлено порівняльний аналіз моделювання цих трьох типів процесів. Показано, що третій процес, прямий лазерний пробій, супроводжується нелінійно-оптичними перетвореннями вихідного випромінювання (дифракційна стратифікація, черенковське випромінювання та інтерференція цього випромінювання). Представлено та обговорено ланцюжок відповідних моделей для різних середовищ. Таким чином, показано, що велике значення для лазерного оптичного пробою мають нелінійно-оптичні процеси., Ці процеси мають складну ланцюгову природу і це необхідно враховувати при їх моделюванні.
Посилання
Shen Y. R. Principles of Nonlinear Optics. New-York: Wiley Interscience, 2002. 563 p.
Veyko V. P., Libenson M. N., Chervyakov G. G., Yakovlev E. B. Interaction laser irradiation and matter. Force optics. Moscow: Phyzmatlit, 2008. 312 p. (In Russian)
Trokhimchuck P. P. Relaxed Optics: Modeling and Discussions. Saarbrukken: Lambert Academic Publishing, 2020. 249 p.
Trokhumchuck P. P. Some Problems of the Modeling the Optical Breakdown and Shock Processes in Nonlinear and Relaxed Optics. IJARPS. 2020. Vol. 7. Issue. 5. P. 17−30.
Okada T., Tomita T., Matsuo S., Hashimoto S., Ishida Y., Kiyama S., Takahashi T.Formation of Periodic Strain Layers Associated with Nanovoids Inside a Silicon Carbide Single Crystal Induced by Femtosecond Laser Irradiation. J. Appl. Phys. 2009. Vol. 106 (054307). 5 p.`
Okada T., Tomita T., Matsuo S., Hashimoto S., Kashino R., Ito T. Formation of Nanovoids in Femtosecond Laser Irradiated Single Crystal Silicon Carbide. Material Science Forum. 2012. Vol. 725. P. 19–22.
Yablonovich E. Optical Dielectric Srength of AlkaliHalide Crystalls Obtained by Laserinduced Breakdown. Appl. Phys. Lett. 1971. Vol. 19. Issue. 11. P. 495−497.
Beaulieu A. J. Transversally Excited Atmospheric Pressure CO2 Lasers. Appl. Phys. Lett. 1970. Vol. 16. Issue. 12. P. 504−505.
