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短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析

夏志林 郭培涛 薛亦渝 黄才华 李展望

短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析

夏志林, 郭培涛, 薛亦渝, 黄才华, 李展望
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  • 短脉冲激光诱导薄膜材料损伤过程的研究通常止于薄膜材料发生喷溅.超热喷溅物质吸收剩余激光脉冲能量将形成剧烈的等离子体爆炸过程.采用两步数值计算方法处理等离子体微滴的爆炸过程,即在每一个数值计算时间步长内,将爆炸过程分为两步,第一步处理微滴的绝热膨胀及裂解过程;第二步处理微滴对激光脉冲能量的吸收过程.有效地将微滴吸收激光能量的物理学过程与爆炸动力学过程耦合到一起.分析了喷溅物质微滴在剩余激光脉冲作用下,其半径、膨胀(加)速度、裂解(加)速度、电子及离子的密度与温度等参量随时间变化的演化情况.结果表明:材料喷溅
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974150和10804090)资助的课题.
    [1]

    [1]Xia Z L,Shao J D,Fan Z X,Wu S G 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 575 (in Chinses) [夏志林、邵建达、范正修、吴师岗 2006 强激光与粒子束 18 575]

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    [2]Xia Z L,Fan Z X,Shao J D 2006 Acta Phys. Sin. 55 3007 (in Chinese) [夏志林、范正修、邵建达 2006 物理学报 55 3007]

    [3]

    [3]Jasapara J,Nampoothiri A V V,Rudolph W 2001 Phys. Rev. B 63 045117

    [4]

    [4]Mero M,Liu J,Rudolph W 2005 Phys. Rev. B 71 115109

    [5]

    [5]Ditmire T,Donnelly T,Rubenchik A M,Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [6]

    [6]Ditmire T,Zweiback J, Yanovsky V P, Cowan T E, Hays G, Wharton B 1999 Nature 398 489

    [7]

    [7]Krainov V P,Smirnov M B 2002 Phys. Rep. 370 237

    [8]

    [8]Ditmire T, Gumbrell E T, Smith R A, Djaoui A, Hutchinson M H R 1998 Phys. Rev. Lett. 80 720

    [9]

    [9]Kundu M, Bauer D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 123401

    [10]

    ]Mulser P,Kanapathipillai M,Hoffmann D H 2005 Phys. Rev. Lett. 95 103401

    [11]

    ]Taguchi T,Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

    [12]

    ]Du D,Liu X,Korn G,Squier J,Mourou G 1994 Appl. Phys. Lett. 64 3071

    [13]

    ]Kaiser A,Rethfeld B,Vicanek M,Simon G 2000 Phys. Rev. B 61 11437

    [14]

    ]Yi Y G,Zheng Z J,Yan J,Li P,Fang Q Y,Qiu Y B 2002 Acta Phys. Sin. 51 2740(in Chinese) [易有根、郑志坚、颜军、李萍、方泉玉、邱玉波 2002 物理学报 51 2740]

    [15]

    ]ShiY L,Dong C Z,Zhang D H,Fu Y B 2008 Acta Phys. Sin. 57 88 (in Chinese) [师应龙、董晨钟、张登红、符彦飙 2008 物理学报 57 88]

    [16]

    ]Zhang J Y,Zhang Z J,Yang G H,Yang J M,Ding Y N,Wei M X,Li J 2006 High PowerLaser and Particle Beams 18 1375 (in Chinese)[张继彦、郑志坚、杨国洪、杨家敏、丁耀南、韦敏习、李军 2006 强激光与粒子束 18 1375]

    [17]

    ]Xia Z L,Shao J D,Fan Z X 2006 Chinese Journal of Materials Research 20 581 (in Chinese) [夏志林、邵建达、范正修 2006 材料研究学报 20 581]

  • [1]

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    [2]

    [2]Xia Z L,Fan Z X,Shao J D 2006 Acta Phys. Sin. 55 3007 (in Chinese) [夏志林、范正修、邵建达 2006 物理学报 55 3007]

    [3]

    [3]Jasapara J,Nampoothiri A V V,Rudolph W 2001 Phys. Rev. B 63 045117

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    [4]Mero M,Liu J,Rudolph W 2005 Phys. Rev. B 71 115109

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    [5]Ditmire T,Donnelly T,Rubenchik A M,Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [6]

    [6]Ditmire T,Zweiback J, Yanovsky V P, Cowan T E, Hays G, Wharton B 1999 Nature 398 489

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    [7]Krainov V P,Smirnov M B 2002 Phys. Rep. 370 237

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    [8]Ditmire T, Gumbrell E T, Smith R A, Djaoui A, Hutchinson M H R 1998 Phys. Rev. Lett. 80 720

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    [9]Kundu M, Bauer D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 123401

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    ]Taguchi T,Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

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    ]Du D,Liu X,Korn G,Squier J,Mourou G 1994 Appl. Phys. Lett. 64 3071

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    [15]

    ]ShiY L,Dong C Z,Zhang D H,Fu Y B 2008 Acta Phys. Sin. 57 88 (in Chinese) [师应龙、董晨钟、张登红、符彦飙 2008 物理学报 57 88]

    [16]

    ]Zhang J Y,Zhang Z J,Yang G H,Yang J M,Ding Y N,Wei M X,Li J 2006 High PowerLaser and Particle Beams 18 1375 (in Chinese)[张继彦、郑志坚、杨国洪、杨家敏、丁耀南、韦敏习、李军 2006 强激光与粒子束 18 1375]

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    ]Xia Z L,Shao J D,Fan Z X 2006 Chinese Journal of Materials Research 20 581 (in Chinese) [夏志林、邵建达、范正修 2006 材料研究学报 20 581]

  • [1] 孙晓艳, 雷泽民, 卢兴强, 范滇元. 表面颗粒污染物诱导薄光学元件初始损伤的机理. 物理学报, 2014, 63(13): 134201. doi: 10.7498/aps.63.134201
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    [9] 钟志成, 张端明, 关 丽, 李智华, 侯思普, 杨凤霞, 郑克玉. 脉冲激光制膜过程中等离子体演化规律的研究. 物理学报, 2003, 52(1): 242-246. doi: 10.7498/aps.52.242
    [10] Amanatides Elefterious, Mataras Dimitris, 张晓丹, 张发荣, 赵 颖. 硅薄膜沉积中等离子体辉光功率和阻抗的测试分析. 物理学报, 2007, 56(9): 5309-5313. doi: 10.7498/aps.56.5309
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-10-06
  • 修回日期:  2009-09-16
  • 刊出日期:  2010-05-15

短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析

  • 1. 武汉理工大学材料科学与工程学院金属系,武汉 430070
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10974150和10804090)资助的课题.

摘要: 短脉冲激光诱导薄膜材料损伤过程的研究通常止于薄膜材料发生喷溅.超热喷溅物质吸收剩余激光脉冲能量将形成剧烈的等离子体爆炸过程.采用两步数值计算方法处理等离子体微滴的爆炸过程,即在每一个数值计算时间步长内,将爆炸过程分为两步,第一步处理微滴的绝热膨胀及裂解过程;第二步处理微滴对激光脉冲能量的吸收过程.有效地将微滴吸收激光能量的物理学过程与爆炸动力学过程耦合到一起.分析了喷溅物质微滴在剩余激光脉冲作用下,其半径、膨胀(加)速度、裂解(加)速度、电子及离子的密度与温度等参量随时间变化的演化情况.结果表明:材料喷溅

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参考文献 (17)

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