Al/SiO2芯/壳纳米结构介导飞秒激光诱导击穿机理研究

• 作者: 林卿 任乃飞 宋安然 夏广志
• 来源期刊: 中国激光
• 关键词: 激光技术 激光诱导击穿 铝纳米结构 相互作用机理 多物理场耦合
• 年，卷（期）: 2021,（14）
• 所属期刊栏目: 激光制造|Laser Manufacturing
• 页码范围: 193-204
• 页数: 12页
• 分类号: TN241
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202148.1402019

摘要

针对Al/SiO2芯/壳纳米结构介导飞秒激光诱导水击穿过程涉及的物理场进行了计算,在飞秒激光脉冲与纳米结构的相互作用下,纳米结构沿激光偏振方向的近场增强,造成邻域介质水出现电离击穿.对纳米尺寸下铝纳米粒子的介电函数进行了修正,利用COMSOL软件自带模块以及自定义方程接口,对击穿过程涉及的电磁场模型、双温模型、等离子体模型和传热模型进行了全耦合计算.主要分析了纳米粒子单体、二聚体和三聚体的近场增强,飞秒激光的击穿阈值,纳米粒子的品格温度变化以及水等离子体的温度变化,计算结果表明,Al/SiO2芯/壳纳米结构可以大幅降低飞秒激光对水的击穿阈值,聚合态纳米粒子的近场增强能力强于单体,单体的晶格温度高于熔点,二聚体和三聚体的晶格温度低于熔点.聚合态Al/SiO2芯/壳纳米结构在介导飞秒激光诱导水中空化、诱导细胞转染等应用中极具潜力.