25534

بررسي عددي اثرات طول پالس و طول موج در فرآيند شكست اپتيكي ناشي از ليزرهاي پالس كوتاه در دي الكتريك هايِ شفاف (آب و سيليكا)

كارشناسي ارشد

فيزيك اتمي مولكولي (گرايش پلاسما)

27/07/1400

دكتر محمدحسين مهديه

فيزيك

دراين پايان نامه فرآيند شكست اپتيكي در دي¬الكتريك¬هاي شفاف ناشي از ليزرهاي پالسي فمتوثانيه به صورت عددي محاسبه شده و ميزان چگالي الكترون آزادِ توليدي، شبيه¬سازي شده است. اثرات ناشي از تغيير طول پالس در دو حالت انرژي ثابت و شدت ثابت و همينطور اثر ناشي از تغيير طول موج بحث و بررسي شده است. براي محاسبه‌ي معادلات زماني و مكاني چگالي الكترون آزاد از معادله نرخ استفاده شده است. در اين شبيه سازي نقش يونيزاسيون تونلي هم در توليد الكترون آزاد در نظر گرفته شده است. همچنين انرژي جذب شده از پالس از طريق فرآيند چندفوتوني و فرآيند تابش ترمزي معكوس به صورت عددي محاسبه شده است. نقش جذب انرژي ليزر از طريق دي الكتريك شفاف بسيارمهم است و عدم آگاهي از آن ممكن است منجر به خطاي قابل توجهي در تخمين هندسه شكست اپتيكي و حجم آن شود. در صورتِ در نظرگرفتن جذب در محاسبات، اثر شكست اپتيكي كوچكتر و نامتقارن خواهد شد. نتايج نشان مي¬دهد كه با افزايش طول پالس در حالتي كه انرژي ثابت است ، چگالي الكترون آزادِ توليد شده كاهش مي¬يابد اين درحالي است كه با افزايش طول پالس در حالتي كه شدت ثابت است، چگالي الكترون آزاد نه تنها كاهشي را از خود نشان نمي¬دهد بلكه افزايش نيز مي¬يابد. همچنين مشخص شده است كه افزايش طول موج، سبب افزايش چگالي الكترون آزاد مي¬شود.

1400/08/19

Numerical investigation of the effects of pulse length and wavelength in optical breakdown induced by ultra-short pulsed lasers in transparent dielectrics (Water& Fused silica)

10/19/2022 12:00:00 AM

In this thesis optical breakdown process in dielectrics (water and fused silica ) induced by femtosecond pulsed lasers was calculated numerically and the amount of the free electron density was simulated. The effects of changes in pulse length for constant energy and constant intensity are investigated. the effect of wavelength is also discussed. Rate equation was used to calculate the temporal and spatial evolution of free electron density. In these simulations the role of tunneling ionization in free electron generation has been considered. Also absorbed energy from the pulse via multiphoton and inverse bremsstrahlung absorption was calculated numerically. The results show that the absorption of the propagating laser through the initially transparent dielectric is important and its ignorance may results in significant error in estimating the breakdown geometry, and volume. According to the simulation results in compare with our previous calculations, smaller and asymmetrical breakdown footprint is obtained if the absorption is considered in the calculations. The results show that with increasing pulse length in the state of constant energy, the free electrons density decreases, while with increasing pulse length in the state of constant intensity, the density of free electrons increases. The results also showed that increasing the wavelength increases the free electrons density.

شكست اپتيكي , پالس ليزر فمتوثانيه , يونيزاسيون چندفوتوني , يونيزاسيون برخوردي , چگالي الكترون آزاد در پلاسما , برهمكنش ليزرپلاسما

Optical breakdown , femtosecond laser pulse , multiphoton ionization , avalanche ionization , Laser plasma interactions , free electron density in plasma