ОСНОВНІ ПРОБЛЕМИ МОДЕЛЮВАННЯ ЛАЗЕРНО-ІНДУКОВАНОГО ОПТИЧНОГО ПРОБОЮ РЕЧОВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2022-1-13Ключові слова:
лазер, оптичний пробій, релаксаційна оптика, каскадні процеси, ударні процеси, моделюванняАнотація
Обговорюються основні проблеми моделювання лазерно-індукованого руйнування речовини. Ми показуємо, що ця проблема повинна бути представлена як розв’язання знаменитої фрази Ньютона: «Оптика вивчає процеси, пов’язані з переходом світла в матерію і матерії у світло». Проаналізовано короткий аналіз основних кінетичних і динамічних процесів. Фотоіндуковані та фотохімічні процеси представлені кінетичними явищами. Теплові та плазмові процеси – динамічні явища. На відміну від електричного пробою, який може бути поверхневим, лазерний пробій відбувається в середовищі, прозорому для падаючого випромінювання. Тому ми представляємо основні відмінності між електричним та лазерним пробоєм. Ці процеси супроводжуються фазовими перетвореннями опроміненої речовини. Також вони мають характер насичення. Показано, що ці процеси мають каскадний характер. Тому основною задачею моделювання є пошук відповідного ланцюга взаємопов’язаних явищ, які генеруються в процесі взаємодії світла та матерії. Подано короткий аналіз відповідних моделей, які використовуються для пояснення основних особливостей електричного та лазерного пробою. Ці явища мають пороговий характер. Тому ми відібрали експериментальні дані створення лазерно-індукованого оптичного пробою для карбіду кремнію та хлориду калію. Була створена відповідна каскадна модель. Ця модель включає такі етапи: дифракційна стратифікація (модифікована модель кілець Релея); генерація черенковського випромінювання на кожному конусі відповідного дифракційного кільця (синтезована модель Голуба та Н. та О. Борів); інтерференція короткохвильової частини черенковського випромінювання; оптичний пробій в максимумі цієї інтерферограми. Водночас появу нанопорожнин у каналах пробою було пояснено на основі модифікованої моделі Релея. Також встановлено, що цей ударний процес має електромагнітну природу.
Посилання
Frӧhlich, H. H. (1946) On the theory of dielectric breakdown in solids. Proc. Roy. Soc. A, vol. 187, pp. 521–532.
Lehr, J., Ron, P. (2017) Electrical Breakdown in Solids, Liquid, and Vacuum. Ch. 9 in: Foundation of Pulse Power Technology. New York a. o.: Wiley-Interscience, pp. 439–497.
Okada T., Tomita T., Matsuo S., Hashimoto S., Ishida Y., Kiyama S., Takahashi T. (2009) Formation of periodic strain layers associated with nanovoids inside a silicon carbide single crystal induced by femtosecond laser irradiation. J. Appl. Phys., v. 106, p. 054307, 5 p.
Okada T., Tomita T., Matsuo S., Hashimoto S., Kashino R., Ito T. (2012) Formation of nanovoids in femtosecond laser irradiated single crystal silicon carbide. Material Science Forum, vol. 725, pp.19–22.
Shen, Y. R. (2003) The principles of Nonlinear Optics. New York a. o.: Wiley-Interscience, 563 p.
Trokhimchuck, P. P. (2020) Laser-induced optical breakdown of matter: retrospective and perspective./ Advances in Engineering Technology, vol. 4, part 7. New Dehly : AkiNik Publications, pp. 101–132.
Trokhimchuck, P.P. (2022) Diffraction: Concepts and Applications. In:Recent Review and Research in Physics. Ed. Jayminkumar Rajanikant Ray, S.S. Sharma, vol. 1, ch. 3. New Dehly : AkiNik Publications, pp. 37–67.
Wang H., Zeng Zh. (2012) Electric Breakdown Model for Super-Thin Polyester Foil, ch. 14, pp. 359-376. INTECH, doi: 10.5772/48478, Corpus ID: 34410888.
Yablonovich, E. (1971) Optical Dielectric Srength of AlkaliHalide Crystalls Obtained by Laserinduced Breakdown. Appl. Phys. Lett., vol.19, is.11, P. 495–497.
