Воздействие мощных лазерных импульсов на твердотельные мишени

Лаборатория проводит теоретические исследования воздействия мощных лазерных импульсов на твердотельные мишени. Данным направлением исследований занимаются мотрудники лаборатории М.Е. Вейсман и О.Ф. Костенко.

Работы по исследованию воздействия лазерного излучения на твердотельные мишени ведутся с 70 годов, практически с момента изобретения лазеров Несмотря на это, до сих пор отсутствуют общепризнанные теории, описывающие такое воздействие для широкого диапазона параметров лазерного излучения и для различных материалов мишеней. Это связано a)значительным изменением свойств вещества во времени и в пространстве при воздействии достаточно мощного лазерного импульса и b) с ограниченной применимостью точных теорий в области сильнонеидеальной плазмы, образующейся на поверхности твердотельной мишени, облучаемой мощным лазерным импульсом.

Так, в случае воздействия лазерного излучения на металлические мишени вещество переходит от металлического состояния к состоянию плотной сильно неидеальной вырожденной, а затем невырожденной плазмы (называемого также "Warm dens matter"), а затем к идеальноплазменному состоянию. Это приводит к существенному изменению оптических, транспортных и термодинамических свойств вещества в ходе всего лазерного воздействия и после его окончания.

Непосредственная экспериментальная диагностика состояния вещества при таких воздействиях, даже путем оптических измерений с фемтосекундным разрешением, невозможна в силу a) сильной неоднородности образующейся плазмы и b) отсутствия возможности ее описания простыми теоретическими моделями, обычно применяемыми для идеальной плазмы или холодного металла. Это вызывает необходимость разработки и комплексного применения экспериментальных и теоретических методов диагностики. Помимо диагностики лазерной плазмы, построение моделей, описывающих взаимодействие лазерного излучения с веществом в широкой области параметров, интересно также с точки зрения фундаментальной науки.

В настоящее время наша лаборатория занимается разработкой широкодиапазонных моделей оптических, транспортных и термодинамических свойств вещества, облучаемого мощными лазерными импульсами. Сущность используемого нами метода состоит в разработке теоретических моделей, обеспечивающих известные теоретические пределы для холодных (металл) или, наоборот, очень горячих (плазма) температур, а в промежуточной области сильнонеидеальной плазмы содержащих свободные параметры, подбираемые как из сравнения с данными экспериментальных измерений, так и сравнения с первопринципными расчетами (такими, как расчет по квантово-статистическому методу и теории линейного отклика).

Наши основные публикации по теме