Нарушение зарядового равновесия как причина собственного оптического пробоя диэлектрика

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Комолов В.Л. Нарушение зарядового равновесия как причина собственного оптического пробоя диэлектрика // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 3. С. 10–16. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-10-16

Komolov V.L. Disruption of charge equilibrium as a root cause of intrinsic optical breakdown in dielectrics [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 3. P. 10–16. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-10-16

Ссылка на англоязычную версию:

V. L. Komolov, "Disruption of charge equilibrium as a root cause of intrinsic optical breakdown in dielectrics," Journal of Optical Technology. 87(3), 142-146 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000142

Аннотация:

В рамках предложенной ранее модели проведен анализ процессов в решетке твердого тела, приводящих к необратимому нарушению в ней зарядового равновесия при воздействии внешнего электрического поля. Дана простая интерпретация причин необратимого разрыва связей в кристаллической решетке вследствие движения заряда внутри диэлектрика, обсуждаются пути и условия возникновения неустойчивости решетки под действием интенсивных лазерных импульсов.

Ключевые слова:

оптический пробой, энергия связи решетки, пространственное перераспределение заряда

Благодарность:

Автор благодарит М.И. Трибельского за полезные замечания и рекомендации при обсуждении модели.

Коды OCIS: 140.3330, 320.2250

Список источников:

1. Комолов В.Л. Собственный оптический пробой диэлектриков при электростатическом разрыве связей кристаллической решетки // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 5. С. 7–12.
2. Ефимов О.М. Нелинейное поглощение лазерного излучения и оптический пробой силикатных стекол // Диссерт. уч. ст. к.ф.-м.н. Л., ГОИ, 1985; Ефимов О.М. Нелинейная генерация дефектов в силикатных стеклах // Диссерт. уч. ст. д.ф.-м.н. СПб., ГОИ, 1995.
3. Глебов Л.Б., Ефимов О.М. Исследование закономерностей и механизм собственного оптического пробоя // Известия АН СССР. 1985. Т. 49. № 6. С. 1140–1145.
4. Ефимов О.М. Собственный и многоимпульсный оптический пробой прозрачных диэлектриков в фемто-наносекундной области длительностей лазерного излучения // Оптический журнал. 2004. Т. 71. № 6. С. 6–17.
5. Маненков А.А., Прохоров А.М. Лазерное разрушение прозрачных твердых тел // УФН. 1986. Т. 148. С. 179–211.
6. Вейко В.П., Либенсон М.Н., Червяков Г.Г., Яковлев Е.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (Силовая оптика). М.: Физматлит, 2008. 309 с.
7. Gruzdev V.E. New aspects of laser-induced ionization of wide band-gap solids // in Laser Ablation / Ed. by Phipps C.H. Springer, 2006. P. 99–121.
8. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Либенсон М.Н., Петровский Г.Т. Новые представления о собственном пробое прозрачных диэлектриков // Доклады АН СССР. 1986. Т. 287. № 5. С. 1114–1118.
9. Имас Я.А. Оптический пробой прозрачных диэлектриков (обзор экспериментальных работ) // Препринт № 13 Института тепло- и массообмена АН БССР. Минск, 1982. 32 с.
10. Manenkov A.A. Fundamental mechanisms of laser-induced damage in optical materials: Today’s state of understanding and problems // Opt. Eng. 2014. V. 53. № 1. P. 010901.
11. Kuzuu N., Yoshida K., Yoshida H., Kamimura T., and Kamisugi N. Laser-induced bulk damage in various types of vitreous silica at 1064, 532, 355, and 266 nm: Evidence of different damage mechanisms between 266-nm and longer wavelengths // Appl. Opt. 1999. V. 38. P. 2510–2515.
12. Homoelle D., Wielandy S., and Gaeta A.L. Infrared photosensitivity in silica glasses exposed to femtosecond laser pulses // Opt. Lett. 1999. V. 24. № 18. P. 1311–1313.
13. Efimov O.M., Juodkazis S., and Misawa H. Intrinsic single and multiple pulse laser-induced damage in silicate glasses in the femtosecond-to-nanosecond region // Phys. Rev. A. 2004. V. 69. № 4. P. 042903.
14. Gamaly E., Luther-Davies B., Rode A., Joudkazis S., Misawa H., Hallo L., Nicolai Ph., Tikhonchuk V. Lasermatter interaction in the bulk of transparent dielectrics: Confined micro-explosion // J. Phys.: Conf. Ser. 2007. V. 59. P. 5–10.
15. Smith A.V., Do B.T., and Soderlund M. Nanosecond laser-induce breakdown in pure and Yb3+ doped fused silica // Proc. SPIE. 2007. V. 6403. P. 640321.
16. Smith V. and Do B.T. Bulk and surface laser damage of silica by picosecond and nanosecond pulses at 1064 nm // Appl. Opt. 2008. V. 47(26). P. 4812.

17. Sozet M., Neauport J., Lavastre E., Roquin N., Gallais L., and Lamaignère L. Laser damage growth with picosecond pulses // Opt. Lett. 2016. V. 41. № 10. P. 2342.
18. Jin Huang, Hongjie Liu, Fengrui Wang, Xin Ye, Laixi Sun, Xiaoyan Zhou, Zhiqing Wu, Xiaodong Jiang, Wanguo Zheng, and Dunlu Sun. Influence of bulk defects on bulk damage performance of fused silica optics at 355 nm nanosecond pulse laser // Opt. Exp. 2017. V. 25. P. 33416–33428.
19. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974. 470 с.
20. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 с.
21. Efimov O.M. Self-focusing of tightly focused laser beams // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 22. P. 6895‑6903.
22. Schiffrin A., Paasch-Colberg T., Karpowicz N., Apalkov V., Gerster D., Muhlbrandt S., Korbman M., Reichert J., Schultze M., Holzner S., Barth J.V., Kienberger R., Ernstorfer R., Yakovlev V.S., Stockman M.I., Krausz F. Optical-field-induced current in dielectrics // Nature. 2013. V. 493. P. 70–74.