超短脉冲激光与介质相互作用过程中光学特性的变化

根据雪崩离化模型,分析了飞秒激光脉冲与介质材料相互作用过程中光学特性的变化规律。由于多层膜光学元件的光学特性与材料的折射率密切相关,当飞秒激光照射介质材料时,折射率会随着电场强度分布呈现不同程度的减小,从而会影响光学元件的性能。文中计算了飞秒激光照射多层膜光学元件时的透射光谱曲线,结果表明薄膜材料在发生不可逆损伤之前,光学元件的光谱特性已经发生变化。

光学薄膜激光诱导损伤机理研究(英文)

基于电子密度演化模型,借助数值方法,研究了飞秒激光作用下光学薄膜内的电子密度演化过程,讨论了初始电子密度Ni和激光脉冲宽度τ对光学薄膜激光损伤阈值Fth的影响,分析了激光诱导薄膜损伤过程中MPI和AI的性质和作用.研究结果表明,对应于一定的脉宽,存在一个临界初始电子密度,当Ni低于这一临界密度时,Fth不受Ni影响;当Ni高于临界密度时,Fth随Ni增加而降低.临界初始电子密度随着脉宽的减小而增加。对于FS和BBS介质薄膜,Fth随脉宽的增加而升高。初始电子密度Ni对BBS中的MPI和AI基本没有影响;同样Ni对FS中的AI基本不产生影响,但当Ni>1011cm-3时,FS中MPI电子密度随Ni增加而降低.在所研究的脉宽范围τ∈[0.01,5]ps,AI是FS介质激光诱导损伤的主要机制.而对于BBS,当脉宽τ∈[0.03,5]ps,AI是激光诱导损伤的主要机制;当脉宽τ∈[0.01,0.03]ps,MPI在激光诱导损伤中占主导地位.

短脉冲激光辐照下熔融石英薄膜的损伤机理

激光诱导薄膜损伤过程中,雪崩离化(AI)和多光子离化(MPI)的性质和作用到目前仍然存在争议。基于STUART等人的电子密度演化方程,运用数值模拟方法,研究了脉宽为τ∈[0.01,5]ps范围内单脉冲激光作用下熔融石英薄膜中电子密度演化过程;讨论了初始电子密度、激光脉冲宽度对阈值功率密度和阈值能量的影响;分析了初始电子密度、激光脉冲宽度对多光子离化及雪崩离化的影响。研究结果表明,在所研究的脉宽范围内,对于熔融石英光学薄膜、飞秒激光诱导损伤以雪崩离化为主导,多光子离化的影响随着脉宽的降低而增强,雪崩离化所需种子电子主要来源于多光子离化。

脉冲宽度对短脉冲激光诱导材料损伤研究

多光子离化和雪崩离化是激光诱导薄膜材料损伤的主要机理,但是其各自起到的作用随激光脉宽的变化是不同的.本文基于Stuart等人的电子密度演化方程,运用数值模拟方法,研究了单脉冲激光作用下熔融石英中电子密度的演化过程;讨论了脉宽对阈值功率密度和薄膜损伤阈值的影响,脉宽对多光子离化和雪崩离化的影响.

激光损伤过程中导带电子产生机理

价带电子跃迁至导带形成自由电子,长激光脉冲作用时,自由电子吸收能量并传给晶格,使材料温度升高;短激光脉冲作用时,自由电子发生碰撞离化,使导带中电子数目急剧上升,当材料达到一定温度或自由电子达到临界浓度时便发生损伤.随着激光技术的发展,人们不断的完善导带电子的产生机理,以达到计算值与实验结果相一致;激光脉冲越短,越多的光—电子相互作用机制会影响导带电子的产生,雪崩离化、多光子离化、导带电子衰减及导带电子能量分布等相互耦合,导带自由电子的产生过程非常复杂.文中综述了激光损伤过程中导带电子产生的机理模型,并提出了应用于亚皮秒及飞秒激光脉冲的耦合多速率方程.