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黑体辐射法测量电介质内部被超短激光脉冲加工后的温度

王承伟; 赵全忠; 钱静; 黄媛媛; 王关德; 李阳博; 柏锋; 范文中; 李虹瑾 物理学报 2016年第12期

摘要:黑体辐射法可用于测量电介质内部被超短脉冲激光加工后,电子和晶格的瞬时温度。当一个超短激光脉冲通过物镜聚焦到石英玻璃内部时,在焦点附近诱导出微结构。微结构中热影响区的最大宽度为16μm,热影响区发出的黑体辐射谱通过物镜、带耦合透镜的光纤、光谱仪以及ICCD组装成的系统记录。测试系统收集了电介质内部被单个激光脉冲辐照后,热影响区发射的黑体辐射谱,然后用Planck公式拟合黑体辐射谱,得到电介质温度。电介质被超短激光脉冲辐照后,首先电介质中的价带电子通过强场电离和雪崩电离跃迁到导带,高温高压的等离子体以冲击波的形式向外运动,通过对流方式传递能量,该过程发生在激光辐照石英后21 ns内。21 ns 后冲击波转化为声波,中心的气态石英通过热扩散方式影响周围的固态区域,石英温度缓慢下降。在时刻t (单位ns),石英玻璃的温度为5333 exp(-t/1289) K。石英经过3。72μs将冷却到室温,因此重复频率在269 kHz以上的激光,加工石英玻璃时具有热累积效应。

关键词:黑体辐射超短激光电介质电子

单位:同济大学物理科学与工程学院; 上海200092; 中国科学院上海光学精密机械研究所; 强场激光物理国家重点实验室; 上海; 201800; 中国科学院大学; 北京100049

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