为了描述飞秒激光与金属薄膜相互作用过程中的非平衡传热现象，采用有限差分的方法对金属薄膜内的温度场进行了1维数值模拟。对双温模型中电子-晶格耦合系数G、激光脉宽和电子的弹道运动等因素对金属薄膜表层电子和晶格温度的影响进行了理论分析。结果表明，G影响材料表面电子的温升，电子和晶格温度平衡时的延迟时间随着G的增大而减小，二者呈指数变化关系。这一结果对改善半导体元件中薄膜的温升是有帮助的。
超快光学 非平衡 双温模型 金属薄膜 ultrafast optics non-equilibrium double-temperature function metal film
天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
为描述飞秒激光烧蚀金属表面过程,对双温方程进行了约化.用有限差分法对飞秒、皮秒脉冲激光在金属表面烧蚀过程的温度场进行了一维数值模拟.分析了在飞秒领域对双温方程约化的合理性.计算模型对电子与光子耦合系数的大小对金属表层电子温度的影响进行了分析,同时考虑不同脉宽、不同能流及功率密度大小的因素.发现电子与晶格耦合系数影响材料表面电子的温升及电子与晶格温度耦合时间;与皮秒激光比较,脉冲功率密度是影响电子最终温度的主要因素;飞秒激光烧蚀金属材料的厚度可达到表层厚度(吸收系数的倒数)量级.
激光技术 有限差分 飞秒激光加工 双温模型
