Лазерная технология 2

Содержание

Слайд 2

Взаимодействие мощного лазерного излучения с веществом Процессы передачи энергии лазерного излучения

Взаимодействие мощного лазерного излучения с веществом

Процессы передачи энергии лазерного излучения металлам

Закон

Бугера-Ламберта:

Для изотропной среды:

q0, q(x) – плотности мощности на поверхности и на глубине х,
R и α – коэффициенты отражения и поглощения, соответственно,
A = 1 – R – отражательная способность.


Слайд 3

График зависимости энергии свободных электронов в металле от импульса. (схематически показан

График зависимости энергии свободных электронов в металле от импульса.
(схематически показан

процесс возбуждения электронов при поглощении фотонов и процесс электрон-электронной релаксации)
Слайд 4

Функция распределения электронного газа в металле по энергии. E – кинетическая

Функция распределения электронного газа в металле по энергии.

E – кинетическая

энергия электронов, EF-энергия Ферми, k – константа Больцмана, T- температура.
Слайд 5

Ограничения, вследствие запрета Паули: EF – hν -- область кинетических энергий

Ограничения, вследствие запрета Паули:

EF – hν -- область кинетических

энергий электронов, способных поглощать лазерное излучение с энергией кванта hν.
EF – kT -- область кинетических энергий электронов, способных участвовать в электрон-электронной релаксации.
Слайд 6

Условие равновесности фермиевской функции распределения электронов. νef где νef - частота

Условие равновесности фермиевской функции распределения электронов.

νef < νee
где νef

- частота электрон- фотонных возбуждений, νee - частота электрон- электронной релаксации
Слайд 7

Характерные частоты взаимодействия: νef - частота электрон- фотонных возбуждений αq0 –

Характерные частоты взаимодействия:

νef - частота электрон- фотонных возбуждений

αq0 –

мощность, поглощаемая в единице объема металла в поглощающем слое d = 1/α; n' – концентрация электронов, участвующих в поглощении лазерного излучения.
n' = n hν/EF

νef = αq0 /hνn'

Слайд 8

Характерные частоты взаимодействия: νee - частота электрон- электронной релаксации vF –

Характерные частоты взаимодействия:

νee - частота электрон- электронной релаксации

vF –

скорость на поверхности Ферми
σee – резерфордовское сечение рассеяния электрона на электроне
n – концентрация свободных электронов
Te – электронная температура.

νee = vF ⋅ σee ⋅n(kTe/Ef)2

Слайд 9

Характерные частоты взаимодействия: νep - частота электрон- фононной релаксации u –

Характерные частоты взаимодействия:

νep - частота электрон- фононной релаксации

u –

коэффициент передачи энергии от электронного газа решетке
ρici – удельная теплоемкость.
s – скорость звука,
d0- параметр решетки
Слайд 10

Характерные частоты взаимодействия: νpp - частота электрон- фононной релаксации γ0– параметр

Характерные частоты взаимодействия:

νpp - частота электрон- фононной релаксации

γ0– параметр

Грюнайзена
s – скорость звука,
d0- параметр решетки
Tp- температура решетки