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偏振对飞秒激光辐照LiF晶体的影响

王承伟 赵全忠 张扬 王关德 钱静 鲍宗杰 李阳博 柏锋 范文中

偏振对飞秒激光辐照LiF晶体的影响

王承伟, 赵全忠, 张扬, 王关德, 钱静, 鲍宗杰, 李阳博, 柏锋, 范文中
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  • 飞秒激光聚焦到LiF晶体内部, 晶体的加工形貌随偏振改变. 实验表明, 偏振方向平行于110 晶向时, 加工起点到表面的距离是100偏振下的1.08 倍; 而110偏振下加工终点到表面的距离是100 偏振下的1.01 倍. 为了解释加工形貌的偏振依赖, 建立了逆韧致辐射、雪崩电离和无辐射跃迁的模型, 首先, 价带电子通过强场电离和雪崩电离, 从激光中吸收能量跃迁到导带, 该过程用电子密度演化方程和傍轴非线性薛定谔方程描述, 求解方程得到导带电子密度; 其次, 导带电子通过无辐射跃迁过程释放能量给晶格, 由能量守恒计算出晶格温度沿激光传播方向的分布; 最后, 晶格温度超过熔点以上的区域被加工. 模拟结果显示, 110偏振下加工起点到表面的距离是100 偏振下的1.03倍, 而110偏振下加工终点到表面的距离是100偏振下的0.981 倍, 与实验结果基本一致. 虽然Z扫描技术测量的非线性折射率随偏振方向变化, 但是非线性折射率的变化趋势与实验结果相反. 模拟和实验证明逆韧致辐射导致加工形貌随偏振变化.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808103)和国家自然科学基金(批准号: 61178024, 11374316)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-16
  • 修回日期:  2015-05-27
  • 刊出日期:  2015-10-05

偏振对飞秒激光辐照LiF晶体的影响

  • 1. 同济大学物理科学与工程学院, 上海 200092;
  • 2. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800;
  • 3. 中国科学院大学, 北京 100049
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808103)和国家自然科学基金(批准号: 61178024, 11374316)资助的课题.

摘要: 飞秒激光聚焦到LiF晶体内部, 晶体的加工形貌随偏振改变. 实验表明, 偏振方向平行于110 晶向时, 加工起点到表面的距离是100偏振下的1.08 倍; 而110偏振下加工终点到表面的距离是100 偏振下的1.01 倍. 为了解释加工形貌的偏振依赖, 建立了逆韧致辐射、雪崩电离和无辐射跃迁的模型, 首先, 价带电子通过强场电离和雪崩电离, 从激光中吸收能量跃迁到导带, 该过程用电子密度演化方程和傍轴非线性薛定谔方程描述, 求解方程得到导带电子密度; 其次, 导带电子通过无辐射跃迁过程释放能量给晶格, 由能量守恒计算出晶格温度沿激光传播方向的分布; 最后, 晶格温度超过熔点以上的区域被加工. 模拟结果显示, 110偏振下加工起点到表面的距离是100 偏振下的1.03倍, 而110偏振下加工终点到表面的距离是100偏振下的0.981 倍, 与实验结果基本一致. 虽然Z扫描技术测量的非线性折射率随偏振方向变化, 但是非线性折射率的变化趋势与实验结果相反. 模拟和实验证明逆韧致辐射导致加工形貌随偏振变化.

English Abstract

参考文献 (44)

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