RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2017

 / 

Февраль

←  →

Обзоры актуальных проблем


Абляция поверхности материалов под действием ультракоротких лазерных импульсов

 а,  а, б, в,  г
а Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация
в Национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский просп. 49, лит. А, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
г Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, ул. Вавилова 38, Москва, 119991, Российская Федерация

Последовательно — по мере возрастания вложенной плотности энергии лазерного излучения — рассмотрены различные базовые механизмы абляции поверхности материалов под действием ультракоротких лазерных импульсов: низкопорогового сверхбыстрого разлёта плазмы на стадии электронной динамики, откольной абляции расплава и взрывного гидродинамического разлёта закритического флюида, включая связанную с ними последовательность основных физических релаксационных процессов.

Текст pdf (578 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037974
Ключевые слова: ультракороткие (фемтосекундные) лазерные импульсы, абляция поверхности, сверхбыстрая лазерно-плазменная абляция, откольная абляция, ударные волны, волны разгрузки, гомогенное вскипание, фазовый взрыв, гидродинамический разлёт закритического флюида
PACS: 79.20.Ds, 79.20.Eb (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2016.09.037974
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/2/b/
000401039000002
2-s2.0-85019077961
2017PhyU...60..149I
Цитата: Ионин А А, Кудряшов С И, Самохин А А "Абляция поверхности материалов под действием ультракоротких лазерных импульсов" УФН 187 159–172 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 3 апреля 2016, доработана: 27 сентября 2016, 30 сентября 2016

English citation: Ionin A A, Kudryashov S I, Samokhin A A “Material surface ablation produced by ultrashort laser pulses” Phys. Usp. 60 149–160 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037974

Список литературы (157) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (80) Похожие статьи (20)

  1. Прохоров А М, Анисимов С И, Пашинин П П УФН 119 401 (1976); Prokhorov A M, Anisimov S I, Pashinin P P Sov. Phys. Usp. 19 547 (1976)
  2. Афанасьев Ю В, Исаков В А, Крохин О Н ЖЭТФ 81 1714 (1981); Afanas'ev Yu V, Isakov V A, Krokhin O N Sov. Phys. JETP 54 910 (1981)
  3. Агранат М Б и др. Письма в ЖЭТФ 30 182 (1979); Agranat M B et al. JETP Lett. 30 167 (1979)
  4. Liu J M et al. Appl. Phys. Lett. 39 755 (1981)
  5. Yen R et al. Appl. Phys. A 27 153 (1982)
  6. Крюков П Г Фемтосекундные импульсы. Введение в новую область лазерной физики (М.: Физматлит, 2008); Крюков П Г УФН 183 897 (2013); Kryukov P G Phys. Usp. 56 849 (2013); Крюков П Г УФН 185 817 (2015); Kryukov P G Phys. Usp. 58 762 (2015)
  7. Анисимов С И, Капелиович Б Л, Перельман Т Л ЖЭТФ 66 776 (1974); Anisimov S I, Kapeliovich B L, Perel'man T L Sov. Phys. JETP 39 375 (1974)
  8. Allen P B Phys. Rev. Lett. 59 1460 (1987)
  9. Ахманов С А и др. УФН 147 675 (1985); Akhmanov S A et al. Sov. Phys. Usp. 28 1084 (1985)
  10. Bäuerle D Laser Processing and Chemistry (Berlin: Springer, 2000)
  11. Коротеев Н И, Шумай И Л Физика мощного лазерного излучения (М.: Наука, 1991)
  12. Вейко В П и др. Взаимодействие лазерного излучения с веществом: силовая оптика (М.: Физматлит, 2008)
  13. Анисимов С И, Лукьянчук Б С УФН 172 301 (2002); Anisimov S I, Luk'yanchuk B S Phys. Usp. 45 293 (2002)
  14. Wellershoff S S et al. Appl. Phys. A 69 S99 (1999)
  15. Агранат М Б и др. Письма в ЖЭТФ 101 671 (2015); Agranat M B et al. JETP Lett. 101 598 (2015)
  16. Glezer E N et al. Phys. Rev. B 51 6959 (1995)
  17. Kudryashov S I et al. Phys. Rev. B 75 085207 (2007)
  18. Apostolova T et al. Opt. Eng. 51 121808 (2012)
  19. Reitze D H et al. Phys. Rev. B 40 11986(R) (1989)
  20. Голосов Е В и др. ЖЭТФ 140 21 (2011); Golosov E V et al. JETP 113 14 (2011)
  21. Wang X Y et al. Phys. Rev. B 50 8016 (1994)
  22. Fujimoto J G et al. Phys. Rev. Lett. 53 1837 (1984)
  23. Ang L K, Pant M Phys. Plasmas 20 056705 (2013)
  24. Amoruso S et al. Appl. Surf. Sci. 186 358 (2002)
  25. Анисимов С И, Бендерский В А, Фаркаш Д УФН 122 185 (1977); Anisimov S I, Benderskii V A, Farkas G Phys. Usp. 20 467 (1977)
  26. Shank C V, Yen R, Hirlimann C Phys. Rev. Lett. 50 454 (1983)
  27. Downer M C, Fork R L, Shank C V J. Opt. Soc. Am. B 2 595 (1985)
  28. Reitze D H, Ahn H, Downer M C Phys. Rev. B 45 2677 (1992)
  29. Wang X Y, Downer M C Opt. Lett. 17 1450 (1992)
  30. Evans R et al. Phys. Rev. Lett. 77 3359 (1996)
  31. Von der Linde D, Sokolowski-Tinten K Appl. Surf. Sci. 154-155 1 (2000)
  32. Von der Linde D, Sokolowski-Tinten K, Bialkowski J Appl. Surf. Sci. 109-110 1 (1997)
  33. Cavalleri A et al. J. Appl. Phys. 85 3301 (1999)
  34. Schmidt V, Husinsky W, Betz G Phys. Rev. Lett. 85 3516 (200)
  35. Ye M, Grigoropoulos C P J. Appl. Phys. 89 5183 (2001)
  36. Hulin D et al. Phys. Rev. Lett. 52 1998 (1984)
  37. Preuss S, Demchuk A, Stuke M Appl. Phys. A 61 33 (1995)
  38. Chichkov B N et al. Appl. Phys. A 63 109 (1996)
  39. Sokolowski-Tinten K et al. Proc. SPIE 3343 46 (1998)
  40. Sokolowski-Tinten K et al. Phys. Rev. Lett. 81 224 (1998)
  41. Анисимов С И и др. Письма в ЖЭТФ 77 731 (2003); Anisimov S I et al. JETP Lett. 77 606 (2003)
  42. Perez D, Lewis L J Phys. Rev. Lett. 89 255504 (2002)
  43. Oguri K et al. Phys. Rev. Lett. 99 165003 (2007)
  44. Norman G E et al. Contrib. Plasma Phys. 53 129 (2013)
  45. Batani D et al. Phys. Rev. E 68 067403 (2003)
  46. Zeng X et al. Appl. Phys. A 80 237 (2005)
  47. Vailionis A et al. Nature Commun. 2 445 (2011)
  48. Korte F et al. Appl. Phys. A 77 229 (2003)
  49. Joglekar A P et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101 5856 (2004)
  50. Shinoda M, Gattass R R, Mazur E J. Appl. Phys. 105 053102 (2009)
  51. Ionin A A et al. Appl. Phys. A 117 1757 (2014)
  52. Ионин A A и др. Письма в ЖЭТФ 101 336 (2015); Ionin A A et al. JETP Lett. 101 308 (2015)
  53. Ionin A A et al. Laser Phys. Lett. 12 075301 (2015)
  54. Danilov P A et al. ЖЭТФ 147 1098 (2015); Danilov P A et al. JETP 120 946 (2015)
  55. Жаховский В В, Иногамов Н А, Nishihara K Письма в ЖЭТФ 87 491 (2008); Zhakhovskii V V, Inogamov N A, Nishihara K JETP Lett. 87 423 (2008)
  56. Ионин A A и др. Письма в ЖЭТФ 94 289 (2011); Ionin A A et al. JETP Lett. 94 266 (2011)
  57. Ашитков С И и др. Письма в ЖЭТФ 95 192 (2012); Ashitkov S I et al. JETP Lett. 95 176 (2012)
  58. Ионин A A и др. Письма в ЖЭТФ 96 413 (2012); Ionin A A et al. JETP Lett. 96 375 (2012)
  59. Ионин A A и др. ЖЭТФ 143 403 (2013); Ionin A A et al. JETP 116 347 (2013)
  60. Ionin A A et al. Laser Phys. Lett. 13 025603 (2015)
  61. Wu C, Zhigilei L V Appl. Phys. A 114 11 (2014)
  62. Ivanov D S et al. Appl. Phys. A 117 2133 (2014)
  63. Исаков В А, Канавин А П, Урюпин С А Квантовая электрон. 36 928 (2006); Isakov V A, Kanavin A P, Uryupin S A Quantum Electron. 36 928 (2006)
  64. Lin Z, Zhigilei L V, Celli V Phys. Rev. B 77 075133 (2008)
  65. Петров Ю В, Иногамов Н А, Мигдал К П Письма в ЖЭТФ 97 24 (2013); Petrov Yu V, Inogamov N A, Migdal K P JETP Lett. 97 20 (2013)
  66. Tom H W K, Aumiller G D, Brito-Cruz C H Phys. Rev. Lett. 60 1438 (1988)
  67. Saeta P et al. Phys. Rev. Lett. 67 1023 (1991)
  68. Sokolowski-Tinten K et al. Appl. Phys. A 53 227 (1991)
  69. Sokolowski-Tinten K et al. Nature 422 287 (2003)
  70. Bulgakova N M et al. Phys. Rev. B 69 054102 (2004)
  71. Rethfeld B et al. Appl. Phys. A 101 19 (2010)
  72. Shcheblanov N S, Itina T E Appl. Phys. A 110 579 (2013)
  73. Lenner M et al. Phys. Rev. B 79 184105 (2009)
  74. Dachraoui H, Husinsky W Phys. Rev. Lett. 97 107601 (2006)
  75. Huang M et al. Phys. Rev. B 79 125436 (2009)
  76. Hebeisen C T et al. Phys. Rev. B 78 081403(R) (2008)
  77. Zhao X, Shin Y C J. Phys. D 46 335501 (2013)
  78. Roeterdink W G et al. Appl. Phys. Lett. 82 4190 (2003)
  79. Stoian R et al. Appl. Phys. Lett. 85 694 (2004)
  80. Ионин А А и др. Изв. РАН Cер. физ. 80 495 (2016); Ionin A A et al. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 80 450 (2016)
  81. Hada M et al. Nature Commun. 5 3863 (2014)
  82. Кудряшов С И, Емельянов В И Письма в ЖЭТФ 73 751 (2001); Kudryashov S I, Emel'yanov V I JETP Lett. 73 666 (2001)
  83. Gamaly E et al. Phys. Plasmas 9 949 (2002)
  84. Itina T E et al. Thin Solid Films 453-454 513 (2004)
  85. Inogamov N A et al. Contrib. Plasma Phys. 53 796 (2013)
  86. Stegailov V, Zhilyaev P Contrib. Plasma Phys. 55 164 (2015)
  87. Starikov S V, Pisarev V V J. Appl. Phys. 117 135901 (2015)
  88. Ashcroft N W, Mermin N D Solid State Physics (New York: Holt, Rinehart and Winston, 1976); Пер. на русск. яз., Ашкрофт Н, Мермин Н Физика твердого тела (М.: Мир, 1979)
  89. Артюков И А и др. Письма в ЖЭТФ 99 54 (2014); Artyukov I A et al. JETP Lett. 99 51 (2014)
  90. Choi T Y, Grigoropoulos C P J. Appl. Phys. 92 4918 (2002)
  91. Bogatyrev I B et al. J. Appl. Phys. 110 103106 (2011)
  92. Girardeau-Montaut J P, Girardeau-Montaut C Phys. Rev. B 51 13560 (1995)
  93. Заярный Д А и др. Письма в ЖЭТФ 103 846 (2016); Sayarny D A et al. JETP Lett. 103 752 (2016)
  94. Zayarny D A et al. Laser Phys. Lett. 13 076101 (2016)
  95. Bashir S, Rafique M S, Husinsky W Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 275 1 (2012)
  96. Ionin A A et al. Laser Phys. Lett. 10 056004 (2013)
  97. Nathala C S R et al. Opt. Exp. 23 5915 (2015)
  98. Kudryashov S I et al. Opt. Lett. 40 4967 (2015)
  99. Ионин А А и др. Письма в ЖЭТФ 101 382 (2015); Ionin A A et al. JETP Lett. 101 350 (2015)
  100. Анисимов С И, Прохоров А М, Фортов В Е УФН 142 395 (1984); Anisimov S I, Prokhorov A M, Fortov V E Sov. Phys. Usp. 27 181 (1984)
  101. Канель Г И и др. Ударно-волновые явления в конденсированных средах (М.: Янус-К, 1996)
  102. Красюк И К и др. Квантовая электрон. 33 593 (2003); Krasyuk I K et al. Quantum Electron. 33 593 (2003)
  103. Канель Г И, Фортов В Е, Разоренов С В УФН 177 809 (2007); Kanel G I, Fortov V E, Razorenov S V Phys. Usp. 50 771 (2007)
  104. Ионин A A и др. ЖЭТФ 148 846 (2015); Ionin A A et al. JETP 148 846 (2015)
  105. Leveugle E, Ivanov D S, Zhigilei L V Appl. Phys. A 79 1643 (2004)
  106. Zhigilei L V, Lin Z, Ivanov D S J. Phys. Chem. C 113 11892 (2009)
  107. Demaske B J et al. Phys. Rev. B 82 064113 (2010)
  108. Lorazo P, Lewis L J, Meunier M Phys. Rev. B 73 134108 (2006)
  109. Sonntag S et al. Appl. Phys. A 104 559 (2011)
  110. Paltauf G, Schmidt-Kloiber H Appl. Phys. A 62 303 (1996)
  111. Kim D, Ye M, Grigoropoulos C P Appl. Phys. A 67 169 (1998)
  112. Kudryashov S I et al. J. Appl. Phys. 100 056103 (2006)
  113. Kudryashov S I, Allen S D Appl. Phys. A 79 1737 (2004)
  114. Lang F et al. Appl. Phys. Lett. 85 2759 (2004)
  115. Kudryashov S I, Allen S D J. Appl. Phys. 95 5820 (2004)
  116. Kudryashov S I, Allen S D J. Appl. Phys. 93 4306 (2003)
  117. Kudryashov S I, Allen S D J. Appl. Phys. 100 104908 (2006)
  118. Kudryashov S I, Lyon K, Allen S D Phys. Rev. E 73 055301(R) (2006)
  119. Kudryashov S I, Lyon K, Allen S D Phys. Rev. E 75 036313 (2007)
  120. Скрипов В П и др. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии (М.: Атомиздат, 1980); Пер. на англ. яз., Skripov V P et al. Thermophysical Properties of Liquids in the Metastable (Superheated) State (New York: Gordon and Breach Sci. Publ., 1988)
  121. Ionin A A et al. Appl. Phys. B 111 419 (2013)
  122. Ионин A A и др. Письма в ЖЭТФ 94 816 (2011); Ionin A A et al. JETP Lett. 94 753 (2011)
  123. Kudryashov S I, Ionin A A Int. J. Heat Mass Transfer 99 383 (2016)
  124. Ашитков С И и др. Письма в ЖЭТФ 103 611 (2016); Ashitkov S I et al. JETP Lett. 103 544 (2016)
  125. Oboňa J V et al. Appl. Surf. Sci. 303 118 (2014)
  126. Kuchmizhak A et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 8 24946 (2016)
  127. Korte F et al. Appl. Phys. A 77 229 (2003)
  128. Koch J et al. Appl. Phys. A 81 325 (2005)
  129. Nakata Y, Miyanaga N, Okada T Appl. Surf. Sci. 253 6555 (2007)
  130. Reininghaus M et al. Opt. Exp. 31 32176 (2013)
  131. Данилов П А и др. Квантовая электрон. 44 540 (2014); Danilov P A et al. Quantum Electron. 44 540 (2014)
  132. Danilov P А et al. Appl. Phys. A 117 981 (2014)
  133. Kuchmizhak A et al. Sci. Rep. 6 19410 (2016)
  134. Kuchmizhak A et al. Nanoscale 8 12352 (2016)
  135. Zhang N et al. Phys. Rev. Lett. 99 167602 (2007)
  136. Leguay P M et al. Phys. Rev. Lett. 111 245004 (2013)
  137. Cho B I et al. Phys. Rev. Lett. 106 167601 (2011)
  138. Fletcher L B et al. Nature Photon. 9 274 (2015)
  139. Мажукин В И и др. Квантовая электроника 44 283 (2014); Mazhukin V I et al. Quantum Electron. 44 283 (2014)
  140. Губко М А и др. Письма в ЖЭТФ 97 687 (2013); Gubko M A et al. JETP Lett. 97 599 (2013)
  141. Gubko M A et al. Laser Phys. Lett. 11 065301 (2014)
  142. Ионин А А и др. Изв. РАН Сер. физ. 80 1080 (2016); Ionin A A et al. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 80 991 (2016)
  143. Kudryashov S I et al. AIP Conf. Proc. 1464 244 (2012)
  144. Агеев Э И и др. Письма в ЖЭТФ 102 785 (2015); Ageev E I et al. JETP Lett. 102 693 (2015)
  145. Ageev E I et al. Appl. Phys. Lett. 108 084106 (2016)
  146. Ашитков С И и др. Письма в ЖЭТФ 101 294 (2015); Ashitkov S I et al. JETP Lett. 101 276 (2015)
  147. Gusev V E, Karabutov A A Laser Optoacoustics (New York: AIP, 1993)
  148. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных газодинамических явлений (М.: Наука, 1966); Пер. на англ. яз., Zel'dovich Ya B, Raizer Yu P Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena (Mineola, NY: Dover Publ., 2002)
  149. Ашитков С И и др. Письма в ЖЭТФ 92 568 (2010); Ashitkov S I et al. JETP Lett. 92 516 (2010)
  150. Иногамов Н А и др. Письма в ЖЭТФ 93 245 (2011); Inogamov N A et al. JETP Lett. 93 226 (2011)
  151. Lee D, Kannatey-Asibu E (Jr.) J. Laser Appl. 23 022004 (2011)
  152. Ye Y, Feng Y, Lian Z, Hua Y Appl. Surf. Sci. 309 240 (2014)
  153. Ye Y, Feng Y, Lian Z, Hua Y Opt. Laser Eng. 67 74 (2015)
  154. Wu B, Tao S, Lei S Appl. Surf. Sci. 256 4376 (2010)
  155. Ашитков С И и др. Письма в ЖЭТФ 98 439 (2013); Ashitkov S I et al. JETP Lett. 98 384 (2013)
  156. Sano T et al. Appl. Surf. Sci. 247 571 (2005)
  157. Yang J et al. Phys. Rev. B 76 165430 (2007)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение