Введение
Глава 1. Импульсная лазерная абляция: Физические основы и круг приложений 22
1.1. Воздействие лазерного излучения на вещество и его применения 22
Ї .2. Лазерные импульсы миллисекундной длительности 25
1.3. Наносекундные лазерные импульсы 30
1.4. Ультракороткие лазерные импульсы и перспективы 35 их использования
1.5. Проблемы, стоящие перед теорией импульсной 40 лазерной абляции
Глава 2. Свободные струи, формируемые под воздействием миллисекундных импульсов лазерного излучения на твердые материалы. Пульсации давления на облучаемых мишенях
2.1. Квази стадион арный режим лазерного испарения материалов 43
2.2. Модель квази стационарного лазерного факела 46
2.3. Структура эрозионного факела 56
2.3.1. Общая картина течения. Влияние отношения радиуса пятна облучения к радиусу мишени на структуру течения в эрозионном факеле 59
2.3.2. Формирование коконообразной структуры фронта эрозионного факела 70
2.4. О постановке условий в пятне облучения 83
2.5. Пульсации давления на мишенях, испаряемых импульсным лазерным излучением
2.5.1. Анализ причин пульсаций 91
2.5.2. Газодинамика лазерного факела и пульсации давления на мишень 94
2.5.3. Влияние параметров эрозионного факела и внешних условий на частоту и амплитуду пульсаций давления на мишень 100
2.6. Основные черты динамики кваз и стационар ного лазерного факела 107
Глава 3. Испарение материалов наносекундными импульсами лазерного излучения: Сферическая модель расширения продуктов абляции в фоновый газ. Аналогия с динамикой недорасширенных струй. Двойной слой 109
3.1. Особенности динамики лазерного факела при наносекундных испаряющих импульсах 109
3.2. Сферическая модель расширения лазерной плазмы в фоновый газ 114
3.3. Моделирование испарения алюминиевой мишени в воздухе 122
3.4. Моделирование испарения мишени из сверхпроводника YBa2Cu307.x в кислороде. Пульсации лазерного факела 130
3.4.1. Задание начальных условий 130
3.4.2. Поведение газодинамических параметров сферического лазерного факела. Роль ионизации 134
3.4.3. Сравнение результатов моделирования с времяпролетными измерениями 146
3.4.4. Пределы применимости сферической модели и сравнение с другими моделями 149
3.5. Аналогия динамики наносекундного лазерного факела с динамикой недорасширенных струй 155
3.5.1. Результаты моделирования расширения лазерного факела УВа2Сиз07- -мишени в фоновый газ различного сорта (02,He,Ne,Ar,Kr) 157
3.5.2. Аналогия расширения факела, образованного лазерным импульсом наносекундной длительности с динамикой недорасширенной струи. Эффект фокусировки 162
3.6. Сферическая модель и плазменные эффекты 177
3.7. Двойной слой в лазерной плазме и его влияние на динамику расширения факела 180
3.7.1. Поведение ионов лазерной плазмы при испарении графитовой мишени в вакууме 186
3.7.2. Механизм формирования двойного слоя 193
3.7.2.1. Одногемперагурный подход: Оценка радиуса Дебая і 93
3.7.2.2. Двухтемпсратурная интерпретация двойного слоя 201
3.8. Основные результаты и выводы 210
Механизмы и динамика фемтосекундной лазерной абляции: Кулоновский взрыв, ударная волна разрежения 212
4.1. Особенности взаимодействия излучения с веществом при фемтосекундпых лазерных импульсах 212
4.2. Модель зарядки поверхности импульсным лазерным
излучением в применении к различным типам материалов 224
4.2.1. Кулоновский взрыв как механизм лазерной абляции 224
4.2.2. Модель зарядки твердых мишеней под действием импульсного лазерного излучения 2 4.2.2.1. Основные принципы, положенные в основу модели 230
4.2.2.2. Модель пробоя диэлектрика лазерным излучением с зарядкой его поверхности за счет тока фотоэмиссии 233
4.2.2.3. Особенности модели пробоя полупроводниковой мишени с учетом тока фотоэмиссии 239
4.2.2.4. Модель развития тока электронов в металлах под действием лазерного излучения 243
4.2.3. Результаты моделирования зарядки поверхностей различных материалов. Кулоновский взрыв сапфира 246
4.2.4. Влияние типа рекомбинации на развитие зарядки
поверхности 259
4.3. О возможности формирования ударных волн разрежения (УВР) при испарении материалов ультракороткими лазерными импульсами 268
4.3.1. Обоснование возможности формирования УВР в лазерном факеле 268
4.3.2. Модель для расчета формирования и эволюции ударных волн разрежения в ограниченных объемах вещества, расширяющегося в вакуум 277
4.3.3. Формирование и эволюция ударной волны разрежения при быстром расширении сверхкритического вещества
в вакууме 280
4.3.4. Возможность формирования УВР в других системах 289
Глава 5. Переход от нормального испарения к фазовому взрыву при импульсной лазерной абляции твердых веществ. Критические явления при лазерном испарении 294
5.1. Неисследованная область параметров импульсной лазерной абляции 294
5.2. Тепловая модель лазерной абляции при наносекундных длительностях импульса 297
5.3. Масса, испаренная за импульс, и температура поверхности 305
5.5. Фазовый взрыв и критические явления 322
5.6. Проявление "кризиса кипения" 331
5.7. Заключительные замечания 335
Заключение 337
Список цитируемой литературы
