Теоретическое исследование оптических свойств металлов, взаимодействующих с фемтосекундными лазерными импульсами
Диссертация
Для эффективного изучения генерации гармоник, являющейся нелинейным по полю явлением, следует использовать лазерные импульсы с высокими плотностями потока энергии. Лазеры, доступные в 60-х-80-х годах позволяли генерировать мощные импульсы сравнительно большой длительности, при воздействии которых кристаллическая решетка разрушалась, и исследование неравновесного твердотельного состояния было… Читать ещё >
Список литературы
- Itina T.E., Vidal F., Delaporte Ph., Sentis M. Numerical study of ultrashort laser ablation of metals and of laser plume dynamics // Applied Physics A 2004, V.79, P.1089−1092.
- Chichkov B.N., Momma C., Nolte S., von Alvensleben F., Tuiinermann A. Femtosecond, picosecond and nanosecond laser ablation of solids // Applied Physics A: Materials Science & Processing V.63, P.109−115.
- Hashida M., Semerok A., Gobert 0., Petite G., Wagner J-F. Femtosecond laser ablation of metals. // Papers of Technical Meeting on Optical and Quantum Devices, IEE Japan 2000, V. OQD-OO, P.13.
- Ihlemann J., Wolff B., Simon P. Nanosecond and femtosecond excimer laser ablation of fused silica // Applied Physics A 1992, V.54, P.363−368.
- Bonse J., Baudach S., Kriiger J., Kautek W., Lenzner M. Femtosecond laser ablation of silicon-modification thresholds and morphology // Applied Physics A 2002, V.74, P.19−25.
- Taylor R.S., Hnatovsky C., Simova E., Rayner D.M., Bhardwaj V.R., Gorkum P.B. Femtosecond laser fabrication of nanostructures in silica glass // Optics Letters 2003, V.28, P.1043−1045.
- Vorobyev A. Y., Guo C. Colorizing metals with femtosecond laser pulses // Appl. Phys. Lett. 2008, V.92, 4 1914(2 pages]
- Vorobyev A.Y., Guo, C. Metallic light absorbers produced by femtosecond laser pulses // Advances in Mechanical Engineering, V.2010, 452 749 4 pages].
- Vorobyev A. Y., Topkov A. N., Gurin O. V., Svich V. A., Guo C., Enhanced absorption of metals over ultrabroad electromagnetic spectrum // Appl. Phys. Lett. 2009, V.95, 12 1106(3 pages].
- Yang Y., Yang J., Liang C., Wang H. Ultra-broadband enhanced absorption of metal surfaces structured by femtosecond laser pulses // Opt Express. 2008, V.21, P.11 259−11 265.
- Миронов Б.Н., Асеев С. А., Миногин В. Г., Чекалин С. В. Формирование электронного пучка длительностью менее 100 фс, образованного фотоэмиссией электронов фемтосекундными лазерными импульсами // ЖЭТФ 2008, Т.133, С.1155−1161.
- Costache F., Kouteva-Arguirova S., Reif J. Subdamage threshold femtosecond laser ablation from crystalline Si: surface nanostructures and phase transformation// Applied Physics A 2004, V.79, P.1429−1432.
- He X. K., Zhang J., Kuroda H., Qiu J. R., Li R. X., Xu Z. Z., Chen H. X., Huang M., Zhao F. L., Jia T. Q. Formation of nanogratings on the surface of a ZnSe crystal irradiated by femtosecond laser pulses // Phys. Rev. В 2005, V.72, 1 254 294 pages].
- Korte F., Koch J., Chichkov B.N. Formation of microbumps and nanojets on gold targets by femtosecond laser pulses // Applied Physics A 2004, V.79, P.879−881.
- Zweiback J., Smith R.A., Cowan Т.Е., Hays G. Wharton K.B., Yanovsky V.P., Ditmire T. Nuclear fusion driven by coulomb explosions of large deuterium clusters // Phys. Rev. Lett. 2000, V.84, P.2634−2637.
- Ангелуц А.А., Коротеев Н. И., Ожередов И. А., Шкуринов А. П. Генерация второй гармоники фемтосекундных импульсов при отражении от металлической поверхности: усиление за счет периодической модуляции рельефа // Письма в ЖЭТФ 1993, Т.63, С.155−159.
- Vorobyev A.Y., Guo С. Enhanced absorptance of gold following multipulse femtosecond laser ablation // Phys. Rev. В 2005, V.72, 1 954 225 pages].
- Kim J., Na S. Metal thin film ablation with femtosecond pulsed laser // Optics & Laser Technology 2007, V.39, P.1443−1448.
- Tan В., Sivakumar N.R., K. Venkatakrishnan Sub-micron ablation of metallic thin film by femtosecond pulse laser // Optics & Laser Technology 2002, V.34, P.575−578.
- Chen J.K., Beraun J.E., Grimesa L.E., Tzou D.Y. Modeling of femtosecond laser-induced non-equilibrium deformation in metal films // International Journal of Solids and Structures 2002, V.39, P.3199−3216.
- Elsayed-Ali H.E., Juhasz Т., Smith G.O., Bron W.E. Femtosecond thermoreflectivity and thermotransmissivity of polycrystalline and single-crystalline gold films // Phys. Rev. В 1991, V.43, P.4488−4491.
- Mazevet S., Clarouin J., Recoules V., Anglade P.M., Zerah G. Ab-initio simulations of the optical properties of warm dense gold // Phys. Rev. Lett. 2005, V.95, 850 024 pages].
- Kruglyak V.V., Hicken R.J., Matousek P., Towrie M. Spectroscopic study of optically induced ultrafast electron dynamics in gold // Phys. Rev. В 2007, V.75, 354 106 pages],
- Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Курс теоретической физики, Т.8, М.: МА-ИК, 2001.
- Papadogiannis N.A., Moustaizis S.D. Nonlinear enhancement of the efficiency of the second harmonic radiation produced by ultrashort laser pulses on a gold surface // Optics Communications 1997, V.137, P.174−180.
- Guo C., Taylor A.J. Nonthermal component in heat-induced structural deformation and phase transition in gold // Phys. Rev. В 2000, V.62, P. R11921-R11924.
- Fisher D., Fraenkel M./ Henis Z., Moshe E., Elieser S. Interband and intraband (Drude) contributions to femtosecond laser absorption in aluminum // Phys. Rev. E 2001, V.65, 1 6409(8 pages],
- Ашкрофт H., Мермин H. Физика твердого тела, M.: Мир, 1979.
- Гинзбург В.Л., Мотулевич Г. П. Оптические свойства металлов // УФН 1955, Т.55, С.469−535.
- Lekner J., Theory of reflection of electromagnetic and particle waves, Dordrecht: Matrinus Nijhof Publishers, 1987.
- Строганов В.И. Нелинейная металлооптика, Новосибирск: Наука, 1977.
- Epstein P. S. Reflection of waves in an inhomogeneous absorbing medium // Proc.Natl.Acad.Sci. USA 1930, V.16, P.627−637.
- Lekner J., Light in periodically stratified media // J.Opt.Soc.Am. A 1994, V1. V. ll, P.2892−2899.
- Lekner J. Determination of complex refractive index and thickness of a homogeneous layer by combined reflection and transmission ellipsometry // J.Opt.Soc.Am. A 1994, V. ll, P.2156−2158.
- Berreman D.W. Optics in stratified and anisotropic media: 4×4-matrix formulation // J.Opt.Soc.Am. 1972, V.62, P.502−510.
- Lu Zh. Accurate and efficient calculation of light propagation in one-dimensional inhomogeneous anisotropic media through extrapolation // J.Opt.Soc.Am. A 2007, V.24, P.236−242.
- Fechtchenko R.M., Vinogradov A.V. Reflection from surfaces with a thin overlayer // Optics Letters 2000, V.25, R998−1000.
- Fechtchenko R.M., Popov A.V., Vinogradov A.V. On reflection from surfaces with a thin overlayer // Journal of Russian Laser Research 2001, V.22, P.139−148.
- Канавин А.П., Мищик K.H., Урюпин С. А. Отражение и поглощение р-поляризованной волны металлом с неоднородной температурой электронов // Квантовая Электроника 2009, Т. 39, С. 839−844.
- Kanavin А.Р., Mishchik K.N., Uryupin S.A. Optical properties of metals with inhomogeneously heated electrons // Journal of Russian Laser Research 2008, V. 29, P. 123−132.
- Franken P.A., Hill A.E., Peters C.W., Weinreich G. Generation of optical harmonics // Phys. Rev. Lett. 1961, V.7, P.118−119.
- Brown F., Parks R.E., Sleeper A.M. Nonlinear oOptical reflection from a metallic boundary // Phys. Rev. Lett. 1965, V.14, P.1029−1031.
- Armstrong J.A., Bloembergen N., Ducuing J., Pershan P. S. Interactions between light waves in a nonlinear dielectric // Phys. Rev. 1962, V.127, P.1918−1939.
- Jha S.S. Theory of optical harmonics generation at a metal surface // Phys.Rev. 1965, V. 140, P. A2020-A2030.
- Аланакян Ю.Р. Удвоение частоты при отражении волны от границы плазмы // ЖТФ 1965, Т.35, С.1552−1557.
- Jha S.S., Warke S.S. Interband contributions to optical harmonic generation at a metal surface // Phys. Rev. 1967, V.153, P.751−759.
- Rudnick J., Stern E.A. Second-harmonic radiation from metal surfaces // Phys. Rev. B. 1971, V.4, P.4274−4290.
- Sipe J.E., So V.C.Y., Fukui M., Stegeman G.I. Analysis of second-harmonic generation at metal surfaces // Phys.Rev.B. 1980, V.21, P.4389−4402.
- Quail J.C., Simon H.J. Second-harmonic generation from silver and aluminum films in total internal reflection // Phys. Rev. В 1985, V.31, P.4900−4905.
- Corvi M., Schaich W.L., Hydrodynamic-model calculation of second-harmonic generation at a metal surface // Phys. Rev. В 1986, V.33, P.3688−3695.
- Schaich W.L., Liebsch A. Second-harmonic generation at simple metal surfaces // Phys. Rev. В 1989, V.40, P.5401−5410.
- Poliakov E.Y., Markel V.A., Shalaev V.M., Botet R. Nonlinear optical phenomena on rough surfaces of metal thin films // Phys. Rev. В 1998, V.57, P.14 901−14 913.
- Smolyaninov I.I., Zayats A.V., Davis C.C. Near-field second harmonic generation from a rough metal surface // Phys. Rev. В 1997, V.56, P.9290−9293.
- Гинзбург В.Jl., Силин В. П. О влиянии междуэлектронных столкновений на электропроводность и скин-эффект в металлах // ЖЭТФ 1955, Т.29, С.64−91.
- Wang X.Y., Riffe D.M., Lee Y.S., Downer M.C. Time-resolved electron-temperature measurement in a highly excited gold target using femtosecond thermionic emission // Phys. Rev. В 1994, V.50, P. 8016−8019.
- Guo С., Rodriguez G., Lobad A., Taylor A.J. Structural phase transition of aluminum induced by electronic excitation // Phys. Rev. Lett. 2000, V.84, P.4493−4496.
- Guo C., Taylor A.J. Nonlinear optical study of the Fermi-surface oscillation in gold induced by acoustic-phonon excitation // Phys. Rev. В 2001, V.64, 24 5106(4 pages],
- Guo C., Rodrigues G., Taylor A.J. Ultrafast dynamics of electron thermalization in gold // Phys. Rev. Lett. 2001, V. 86, P. 1638−1641.
- Yoneda H., Morikami H., TJeda K., More R.M. Ultrashort-pulse laser ellipsometric pump-probe experiments on gold targets // Phys. Rev. Lett. 2003, V.91, 750 044 pages].
- Каганов М.И., Лифшнц И. М., Танатаров Л. В. К теории радиационных изменений в металлах // Атомная Энергия 1959, Т.6, С.391−406.
- Анисимов С.И., Капелиович Б. Л., Перельман Т. Л. Электронная эмиссия с поверхности металлов под действием ультракоротких лазерных импульсов // ЖЭТФ 1974, Т.66, С.776−781.
- Абрикосов А. А Основы теории металлов, М.: Наука, 1987.
- Huttner В. The theory of laser materials processing // Springer Series in Materials Science 2009, V.119, P.315−337.
- Joseph D.D., Preziosi L. Heat waves // Reviews of Modern Physics 1989, V.61, P.41−73.
- Carpene E. Ultrafast laser irradiation of metals: Beyond the two-temperature model // Phys. Rev. В 2006, V. 74, 24 301 6 pages].
- Hohlfeld J., Wellershoff S.-S., Gudde J., Conrad U., Jahnke V., Matthias E. Electron and lattice dynamics following optical excitation of metals // Chemical Physics 2000, V.251, P.237−258.
- Colombier J.P., Combis P., Audouard E., Stoian R. Transient optical response of ultrafast nonequilibrium excited metals: Effects of electron-electron contribution to collisional absorption // Phys. Rev. E 2008, V.77, 3 6409(12 pages].
- Иногамов H.A., Петров Ю. В. Теплопроводность металлов с горячими электронами // ЖЭТФ 2010, Т.137, С.509−529.
- Lawrence W.E. Electron-electron scattering in the low-temperature resistivity of the noble metals // Phys. Rev. В 1976, V.13, P. 5316−5319.
- Lugovskoy A.V., Bray I. Ultrafast electron dynamics in metals under laser irradiation // Phys. Rev. В 1999, V.60, P.3279−3288.
- Исаков В.А., Канавин А. П., Урюпин С. А. Поглощение фемтосекунд-ного лазерного импульса металлами и возможность определения эффективных частот электрон-электронных столкновений // Квантовая Электроника 2006, Т.36,С. 928−932.
- Каганов М.И., Лифшиц И. М., Танатаров J1.B. Релаксация между электронами и решеткой // ЖЭТФ 1956, Т.31, С.232−237.
- Ахманов С.А., Хохлов Р. В. Проблемы нелинейной оптики, М.: ВИНИТИ, 1964.
- Guyot-Sionnest P., Chen W., Shen Y. R. General considerations on optical second-harmonic generation from surfaces and interfaces // Phys.Rev.B 1986, V.33, P.8254−8263.
- Bezhanov S.G., Kanavin A.P., Uryupin S.A. Third harmonic generation by hot electrons in metals // Journal of Russian Laser Research 2008, V. 29, P.219−226.
- Bezhanov S.G., Kanavin A.P., Uryupin S.A. Influence of fast heating of electrons on the optical properties of metals // Journal of Russian Laser Research 2010, V. 31, P. 554−562.
- Бежанов С.Г., Урюпин С. А. Генерация второй гармоники и тока увлечения быстро греющей металл s-поляризованной волной // Квантовая Электроника 2010, Т. 40, С. 51−58.
- Бежанов С.Г., Урюпин С. А. Генерация гармоник при смешении s-поляризованной волны и греющей металл волны // Квантовая Электроника 2010, Т. 40, С. 495−503.
- Bezhanov S.G., Kanavin А.P., Uryupin S.A. S-polarized second-harmonic generation under conditions of inhomogeneous heating of electrons in metals // Journal of Russian Laser Research 2010, V. 31, P.443−451.
- Бежанов С.Г., Канавин А. П., Урюпин С. А. Взаимодействие фемтосе-кундного импульса р-поляризованной волны с быстро нагреваемым металлом // Квантовая Электроника 2011, Т.41, С.447−452.
- Bezhanov S.G., Uryupin S.A. Harmonics generation by mixing of s-wave with metal-heating wave // Proc. SPIE 7993, 2010, 79930L9 pages].
- Бежанов С.Г., Канавин А. П., Урюпин С. А. Генерация третьей гармоники горячими электронами металла // Тезисы докладов XXXVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС 2009, С. 315.
- Бежанов С.Г., Урюпин С. А. Генерация второй гармоники и тока увлечения быстро греющей металл s-поляризованной волной // Тезисы докладов XXXVII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС 2010, С. 300.
- Бежанов С.Г., Канавин А. П., Урюпин С. А. Поглощение и отражение лазерных импульсов фемтосекундной длительности металлами // Тезисы докладов XXXVIII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС 2011, С. 326.
- Bezhanov S.G., Kanavin А.Р., Uryupin S.A. Transient optical response of metals irradiated by a femtosecond laser pulse // ICONO/LAT-2010 (August 23−27, 2010, Kazan, Russia). Technical Digest. ITuQ35(2010).
- Bezhanov S.G., Uryupin S.A. Harmonics generation by mixing of s-wave with metal-heating wave. // ICONO/LAT-2010 (August 23−27, 2010, Kazan, Russia). Technical Digest. ITuQ2(2010).
- Бежанов С.Г., Канавин А. П., Урюпин С. А. Взаимодействие фемтосе-кундных импульсов с быстро нагреваемым металлом // Сборник тезисов научной сессии НИЯУ МИФИ 2011, Т.2, С. 171.
- Johnson Р.В., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. В 1972, V.6, P.4370−4379.
- Beach R.T., Christy R.W. Electron-electron scattering in the intraband optical conductivity of Cu, Ag, and Au // Phys. Rev. В 1977, V.16, P.5277−5284.
- Гуржи P.H. О взаимной корреляции электронов в металлооптике // ЖЭТФ 1958, Т.35, С.965−969.
- Гинзбург B.JI., Шабанский В. П. Кинетическая температура электронов в металлах и аномальная электронная эмиссия // ДАН СССР 1955, Т.100, С.445−449.
- Allen Р.В. Theory of thermal relaxation in metals // Phys. Rev. Lett. 1987, V.59, P.1460−1463.
- Lin Zh., Zhigilei L.V., Celli V. Electron-phonon coupling and electron heat capacity of metals under conditions of strong electron-phonon nonequilibrium // Phys. Rev. В 2008, V. 77, 7 5113(17 pages],
- Anisimov S.I., Rethfeld B. Theory of ultrashort laser pulse interaction with a metal // Proc. SPIE 3093, 1992, P.192−203.
- Shen Y.R. Principles of nonlinear optics, New York: J. Wiley, 1984.
- Силин В.П. Об оптических свойствах металлов в инфракрасной области // ЖЭТФ 1958, Т.34, С. 707.
- Ворн Э., Вольф Э. Основы оптики, М.: Наука, 1973.
- McKay J.A., Rayne J.A. Temperature dependence of the infrared absorptivity of the noble metals // Phys. Rev. B. 1976, V. 13, P.673−685.
- Физические величины, справочник, ' под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова, М.: Энергоатомиздат, 1991.
- Физическая энциклопедия, Т.2, под ред. А. М. Прохорова, М.: Советская энциклопедия, 1990.
- Киттель Ч. Введение в физику твердого тела, М.: Наука, 1978.
- Groeneveld R.H.M., Sprik R., Lagendijk A. Effect of a nonthermal electron distribution on the electron-phonon energy relaxation process in noble metals // Phys. Rev. B. 1992, V.45, P.5079−5082.
- Акципетров О.А. Нелинейная оптика поверхности металлов и полупроводников // Соросовский образовательный журнал 2000, Т. 12, С.71−78.
- Канавин А.П., Мищик К. Н., Урюпин С. А. // Препринт ФИАН N19, М., 2008