Проблема моделирования филаментов при лазерно-индуцированном пробое среды

  • Петр Павлович Трохимчук Восточноевропейский национальный университет им. Леси Украинки, пр. Воли, 4, 43025, г. Луцк, Украина https://orcid.org/0000-0003-2737-0506
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-1-16-27

Аннотация

Обсуждаются проблемы возникновения лазерно-индуцированных филаментов в среде. Проведен детальный анализ образования таких структур в различных средах – от воздуха до карбида кремния. Показано влияние спектрального состава, числа импульсов и длительности облучения и среды на геометрические размеры полученных структур и на их фазовые состояния. При этом величина филаментов изменяется от сотен нанометров для карбида кремния до сотен метров для воздуха. Спектр излучения непрерывный и напоминает спектр излучения Вавилова – Черенкова. Поэтому было развито представление о том, что излучение филаментов и излучение Вавилова – Черенкова имеют одну и ту же природу. Обсуждаются проблемы механизмов образования лазерно-индуцированного каскада разрушений в карбиде кремния. Для объяснения экспериментальных результатов были использованы модифицированные модели Рэлея (дифракционного расслоения лазерного луча и критических размеров нановоидов), физико-химические модели определения критических значений энергии для соответствующих процессов и модели для оптически индуцированного черенковского излучения.

Биография автора

Петр Павлович Трохимчук, Восточноевропейский национальный университет им. Леси Украинки, пр. Воли, 4, 43025, г. Луцк, Украина

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры теоретической и математической физики им. А. В. Свидзинского факультета информационных систем

Литература

  1. Trokhimchuck PP. Problems of reradiation and reabsorption in nonlinear and relaxed optics. International Journal of Advanced Research in Physical Science. 2017;4(2):37–50.
  2. Nagura C, Suda A, Kawano H, Obara M, Midorikawa K. Generation and characterization of ultrafast white-light continuum in condensed media. Applied Optics. 2002;41(18):3735–3742. DOI: 10.1364/AO.41.003735.
  3. Okada T, Tomita T, Matsuo S, Hashimoto S, Ishida Y, Kiyama S, et al. Formation of periodic strain layers associated with nano-voids inside a silicon carbide single crystal induced by femtosecond laser irradiation. Journal of Applied Physics. 2009;106(5):054307. DOI: 10.1063/1.3211311.
  4. 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. 2012:725(4):19–22. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.725.19.
  5. Boyd RW, Lukishova SG, Shen Y-R, editors. Self-Focusing: Past and Present. New York: Springer Verlag; 2009. 605 p. (Topics in Applied Physics; volume 114).
  6. Trokhimchuck PP. Problems of modeling diffraction and interference processes in nonlinear and relaxed optics. International Journal of Advanced Research in Physical Science. 2019;6(7):5–17.
  7. Trokhimchuck PP. Problems of modeling the phase transformations in nonlinear and relaxed optics. International Journal of Engineering Research and Development. 2018;14(2):48 – 61.
  8. Trokhimchuck PP. Some problems of modeling the volume processes of relaxed optics. International Journal of Advanced Research in Physical Science. 2018;5(11):1–14.
  9. Golub I. Optical characteristics of supercontinuum generation. Optics Letters. 1990;15(6):305–307. DOI: 10.1364/OL.15.000305.
  10. Golub I, Shuker R, Eres G. On the optical characteristics of the conical emission. Optics Communications. 1986;57(2):143–145. DOI: 10.1016/0030-4018(86)90145-8.
  11. Marburger JH. Self-fiocusing: theory. Progress in Quantum Electronics. 1975;4(1):35–110. DOI: 10.1016/0079-6727(75)90003-8.
  12. Berge L, Skupin S, Lederer F, Mejean G, Yu J, Kasparian J, et al. Multiple filamentation of terawatt laser in laser. Physical Review Letters. 2004;92(22):225002. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.225002.
  13. Frank IM. Izluchenie Vavilova – Cherenkova. Voprosy teorii [Cherenkov Radiation. Theoretical Aspects]. Moscow: Nauka; 1988. 288 p. Russian.
  14. Bohr N. Prokhozhdenie zaryazhennykh chastits cherez veshchestvo [The passage of charged particles through matter]. Moscow: Inostrannaya literatura; 1950. 148 p. Russian.
  15. Shen YR. Principles of nonlinear optics. New York: John Willey & Sons; 1984. Russian edition: Shen YR. Printsipy nelineinoi optiki. Shumai NL, translation. Moscow: Nauka; 1989. 559 p.
Опубликован
2020-01-29
Ключевые слова: объемные лазерно-индуцированные структуры, черенковское излучение, карбид кремния, филаменты, оптический пробой, дифракционное расслоение, модифицированные модели Рэлея, каскадная модель, релаксационная оптика
Как цитировать
Трохимчук, П. П. (2020). Проблема моделирования филаментов при лазерно-индуцированном пробое среды. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 16-27. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-1-16-27
Выпуск
№ 1 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Лазерные технологии

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).