Author: Bernd Bauerhenne
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030851354
Category : Science
Languages : en
Pages : 554
Book Description
This book presents a unified view of the response of materials as a result of femtosecond laser excitation, introducing a general theory that captures both ultrashort-time non-thermal and long-time thermal phenomena. It includes a novel method for performing ultra-large-scale molecular dynamics simulations extending into experimental and technological spatial dimensions with ab-initio precision. For this, it introduces a new class of interatomic potentials, constructed from ab-initio data with the help of a self-learning algorithm, and verified by direct comparison with experiments in two different materials — the semiconductor silicon and the semimetal antimony. In addition to a detailed description of the new concepts introduced, as well as giving a timely review of ultrafast phenomena, the book provides a rigorous introduction to the field of laser–matter interaction and ab-initio description of solids, delivering a complete and self-contained examination of the topic from the very first principles. It explains, step by step from the basic physical principles, the underlying concepts in quantum mechanics, solid-state physics, thermodynamics, statistical mechanics, and electrodynamics, introducing all necessary mathematical theorems as well as their proofs. A collection of appendices provide the reader with an appropriate review of many fundamental mathematical concepts, as well as important analytical and numerical parameters used in the simulations.
Materials Interaction with Femtosecond Lasers
Author: Bernd Bauerhenne
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030851354
Category : Science
Languages : en
Pages : 554
Book Description
This book presents a unified view of the response of materials as a result of femtosecond laser excitation, introducing a general theory that captures both ultrashort-time non-thermal and long-time thermal phenomena. It includes a novel method for performing ultra-large-scale molecular dynamics simulations extending into experimental and technological spatial dimensions with ab-initio precision. For this, it introduces a new class of interatomic potentials, constructed from ab-initio data with the help of a self-learning algorithm, and verified by direct comparison with experiments in two different materials — the semiconductor silicon and the semimetal antimony. In addition to a detailed description of the new concepts introduced, as well as giving a timely review of ultrafast phenomena, the book provides a rigorous introduction to the field of laser–matter interaction and ab-initio description of solids, delivering a complete and self-contained examination of the topic from the very first principles. It explains, step by step from the basic physical principles, the underlying concepts in quantum mechanics, solid-state physics, thermodynamics, statistical mechanics, and electrodynamics, introducing all necessary mathematical theorems as well as their proofs. A collection of appendices provide the reader with an appropriate review of many fundamental mathematical concepts, as well as important analytical and numerical parameters used in the simulations.
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030851354
Category : Science
Languages : en
Pages : 554
Book Description
This book presents a unified view of the response of materials as a result of femtosecond laser excitation, introducing a general theory that captures both ultrashort-time non-thermal and long-time thermal phenomena. It includes a novel method for performing ultra-large-scale molecular dynamics simulations extending into experimental and technological spatial dimensions with ab-initio precision. For this, it introduces a new class of interatomic potentials, constructed from ab-initio data with the help of a self-learning algorithm, and verified by direct comparison with experiments in two different materials — the semiconductor silicon and the semimetal antimony. In addition to a detailed description of the new concepts introduced, as well as giving a timely review of ultrafast phenomena, the book provides a rigorous introduction to the field of laser–matter interaction and ab-initio description of solids, delivering a complete and self-contained examination of the topic from the very first principles. It explains, step by step from the basic physical principles, the underlying concepts in quantum mechanics, solid-state physics, thermodynamics, statistical mechanics, and electrodynamics, introducing all necessary mathematical theorems as well as their proofs. A collection of appendices provide the reader with an appropriate review of many fundamental mathematical concepts, as well as important analytical and numerical parameters used in the simulations.
Atoms, Solids, and Plasmas in Super-Intense Laser Fields
Author: Dimitri Batani
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9780306466151
Category : Science
Languages : en
Pages : 434
Book Description
Proceedings of the 30th Course of the International School of Quantum Electronics on Atoms, Solids and Plasmas in Super-Intense Laser Fields, held 8-14 July, in Erice, Sicily
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9780306466151
Category : Science
Languages : en
Pages : 434
Book Description
Proceedings of the 30th Course of the International School of Quantum Electronics on Atoms, Solids and Plasmas in Super-Intense Laser Fields, held 8-14 July, in Erice, Sicily
Laser-Induced Processes in Molecules
Author: K. L. Kompa
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 364267254X
Category : Science
Languages : en
Pages : 375
Book Description
This conference on both the physics and chemistry of laser-induced processes in molecules was organized by the Quantum Electronics Divisional Board of the European Physical Society whose membership is given on p.367. The confer ence aim, to mix physicists and chemists interested in this exciting field both from Europe and further afield, was well fulfilled by the attendance of around 250 participants and the submission of about 100 papers, which dre presented here. Numerous people at both the Physics Department, Heriot-Watt University, Edinburgh, and at the Projektgruppe fUr Laserforschung, MPI, Garching, con tributed hard work to the organization; in addition to Dr. Bob Harrison, who bore the biggest burden with conspicuous success, we particularly thank Hugh MacKenzie, Richard Dennis and last but not least Miss Joanne Askham and the secretaries in Edinburgh together with Frau Doris Maischberger and the secretaries in Garching. December 1978 K.L. Kompa S.D. Smith Conren~ Part I. Study of Lasers and Related Techniques Suitable for Applications in Chemistry and Spectroscopy Rare Gas Halogen Lasers and Photochemical Applications. By S.D. Rockwood ... 3 Group VI Molecular Photolytic Dissociation Studies Using Rare Gas Halide Lasers. By M.C. Gower, A.J. Kearsley, and C.E. Webb ... 8 Broadly Tunable UV Source Based on Stimulated Raman Scattering.
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 364267254X
Category : Science
Languages : en
Pages : 375
Book Description
This conference on both the physics and chemistry of laser-induced processes in molecules was organized by the Quantum Electronics Divisional Board of the European Physical Society whose membership is given on p.367. The confer ence aim, to mix physicists and chemists interested in this exciting field both from Europe and further afield, was well fulfilled by the attendance of around 250 participants and the submission of about 100 papers, which dre presented here. Numerous people at both the Physics Department, Heriot-Watt University, Edinburgh, and at the Projektgruppe fUr Laserforschung, MPI, Garching, con tributed hard work to the organization; in addition to Dr. Bob Harrison, who bore the biggest burden with conspicuous success, we particularly thank Hugh MacKenzie, Richard Dennis and last but not least Miss Joanne Askham and the secretaries in Edinburgh together with Frau Doris Maischberger and the secretaries in Garching. December 1978 K.L. Kompa S.D. Smith Conren~ Part I. Study of Lasers and Related Techniques Suitable for Applications in Chemistry and Spectroscopy Rare Gas Halogen Lasers and Photochemical Applications. By S.D. Rockwood ... 3 Group VI Molecular Photolytic Dissociation Studies Using Rare Gas Halide Lasers. By M.C. Gower, A.J. Kearsley, and C.E. Webb ... 8 Broadly Tunable UV Source Based on Stimulated Raman Scattering.
Ultrafast dynamics of melting and ablation at large laser intensities
Author: Ilja Mingareev
Publisher: Cuvillier Verlag
ISBN: 3736928785
Category : Science
Languages : en
Pages : 157
Book Description
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der ultraschnellen Abtrags- und Schmelzphänomene von Festkörpern bei Anregung mit Laserstrahlung großer Intensität. Fundamentale Aspekte des laserinduzierten Abtrags von Reinmetallen (Au, Al, Cu, Fe, W) mit Ultrakurzpuls-Laserstrahlung wie z.B. Laser-Materie-Wechselwirkung, Plasmabildung, Verdampfung und Schmelzdynamik wurden untersucht. Darüber hinaus wurde Schmelzen und Schweißen von technischem Borosilikatglas mittels hochrepetierender Ultrakurzpuls-Laserstrahlung untersucht. Für Untersuchungen der transienten laserinduzierten Vorgänge auf unterschiedlichen Zeitskalen wurden neuartige experimentelle Verfahren entwickelt und eingesetzt. Pumpprobe Photographie wurde für zeitaufgelöste Messungen auf einem erweiterten zeitlichen Detektionsbereich bis ca. 2 Mikrosekunden mit Sub-Pikosekunden Auflösung realisiert. Für Detektion von transienten Brechungsindexmodifikationen und Morphologieänderungen wurde ein neuartiges, zeitaufgelöstes Verfahren zur quantitativen Phasenmikroskopie (TQPm) entwickelt. Die geometrischen und zeitlichen Profile der eingesetzten Laserstrahlung großer Intensität wurden beim Abtragen von Metallen untersucht. Aufheizung des Materials bedingt durch spontane verstärkte Emission mit Pulsdauer im Nanosekundenbereich führt zu einem materialabhängigen Temperaturanstieg von mehreren hundert Kelvin und wurde numerisch untersucht. Zeitaufgelöste Schattenphotographie und quantitative Messungen des Abtragsvolumens von Metallen wurden in unterschiedlichen Umgebungen durchgeführt. Im untersuchten zeitlichen Detektionsbereich kann die beobachtete Abtragsdynamik in mindestens vier charakteristischen Zeitregimes klassifiziert werden: Ausbreitung von dichtem Materialdampf und Plasma, Verdampfung aufgrund der Nukleationseffekte, Abtrag in Form von flüssigen Schmelzstrahlen und Erstarrung. Basierend auf experimentellen Ergebnissen wurde ein qualitatives Modell für laserinduzierten Abtrag von Metallen bei großen Strahlungsintensitäten aufgestellt, welches bedeutende Unterschiede zum Abtragen bei schwellennahen Intensitäten aufweist. Insbesondere sind physikalische Vorgänge die im Zusammenhang mit Materieüberhitzung stehen wie z.B. Phasenexplosion und “boiling crisis”, als entscheidende Abtragsphänomene suggeriert worden. Laserinduziertes Schmelzen von technischem Borosilikatglas mit hochrepetierender Ultrakurzpuls-Laserstrahlung wurde mittels TQPm zeitaufgelöst untersucht. Experimentelle Ergebnisse weisen transiente Brechungsindexmodifikationen auf welche auf Ionisationsprozesse und Verdichtung der Materie zurückzuführen sind. Als eine wichtige Anwendung dieser Prozesse wurde das Mikroschweißen von dünnen Glas- und Silizium-Platten demonstriert. Beim Schmelzen von Material an Substrat-Grenzflächen können konsistente Schweißnähte im Mikrometerbereich erzeugt werden.
Publisher: Cuvillier Verlag
ISBN: 3736928785
Category : Science
Languages : en
Pages : 157
Book Description
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der ultraschnellen Abtrags- und Schmelzphänomene von Festkörpern bei Anregung mit Laserstrahlung großer Intensität. Fundamentale Aspekte des laserinduzierten Abtrags von Reinmetallen (Au, Al, Cu, Fe, W) mit Ultrakurzpuls-Laserstrahlung wie z.B. Laser-Materie-Wechselwirkung, Plasmabildung, Verdampfung und Schmelzdynamik wurden untersucht. Darüber hinaus wurde Schmelzen und Schweißen von technischem Borosilikatglas mittels hochrepetierender Ultrakurzpuls-Laserstrahlung untersucht. Für Untersuchungen der transienten laserinduzierten Vorgänge auf unterschiedlichen Zeitskalen wurden neuartige experimentelle Verfahren entwickelt und eingesetzt. Pumpprobe Photographie wurde für zeitaufgelöste Messungen auf einem erweiterten zeitlichen Detektionsbereich bis ca. 2 Mikrosekunden mit Sub-Pikosekunden Auflösung realisiert. Für Detektion von transienten Brechungsindexmodifikationen und Morphologieänderungen wurde ein neuartiges, zeitaufgelöstes Verfahren zur quantitativen Phasenmikroskopie (TQPm) entwickelt. Die geometrischen und zeitlichen Profile der eingesetzten Laserstrahlung großer Intensität wurden beim Abtragen von Metallen untersucht. Aufheizung des Materials bedingt durch spontane verstärkte Emission mit Pulsdauer im Nanosekundenbereich führt zu einem materialabhängigen Temperaturanstieg von mehreren hundert Kelvin und wurde numerisch untersucht. Zeitaufgelöste Schattenphotographie und quantitative Messungen des Abtragsvolumens von Metallen wurden in unterschiedlichen Umgebungen durchgeführt. Im untersuchten zeitlichen Detektionsbereich kann die beobachtete Abtragsdynamik in mindestens vier charakteristischen Zeitregimes klassifiziert werden: Ausbreitung von dichtem Materialdampf und Plasma, Verdampfung aufgrund der Nukleationseffekte, Abtrag in Form von flüssigen Schmelzstrahlen und Erstarrung. Basierend auf experimentellen Ergebnissen wurde ein qualitatives Modell für laserinduzierten Abtrag von Metallen bei großen Strahlungsintensitäten aufgestellt, welches bedeutende Unterschiede zum Abtragen bei schwellennahen Intensitäten aufweist. Insbesondere sind physikalische Vorgänge die im Zusammenhang mit Materieüberhitzung stehen wie z.B. Phasenexplosion und “boiling crisis”, als entscheidende Abtragsphänomene suggeriert worden. Laserinduziertes Schmelzen von technischem Borosilikatglas mit hochrepetierender Ultrakurzpuls-Laserstrahlung wurde mittels TQPm zeitaufgelöst untersucht. Experimentelle Ergebnisse weisen transiente Brechungsindexmodifikationen auf welche auf Ionisationsprozesse und Verdichtung der Materie zurückzuführen sind. Als eine wichtige Anwendung dieser Prozesse wurde das Mikroschweißen von dünnen Glas- und Silizium-Platten demonstriert. Beim Schmelzen von Material an Substrat-Grenzflächen können konsistente Schweißnähte im Mikrometerbereich erzeugt werden.
Research in Molecular Laser Plasmas
Author: N. G. Basov
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1468416235
Category : Science
Languages : en
Pages : 122
Book Description
This volume reports investigations which form part of a major series of theoretical and experimental studies being carried out in the Laboratory of Low-Temperature Plasma Optics at the Lebedev Physics Institute in Moscow. The papers give the results of systematic investigations of the chemical composition and of the electrical and optical properties of discharge plasmas, and also of populations of laser levels. Reliable and detailed information is given on the dissociation of carbon dioxide gas in discharges; the nature of the velocity distribution function, average energies, and densities of electrons; and populations and vibrational temperatures of molecules in cw CO and CO lasers. The material in this volume is intended for specialists in quantum electronics and low temperature plasma diagnostics.
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1468416235
Category : Science
Languages : en
Pages : 122
Book Description
This volume reports investigations which form part of a major series of theoretical and experimental studies being carried out in the Laboratory of Low-Temperature Plasma Optics at the Lebedev Physics Institute in Moscow. The papers give the results of systematic investigations of the chemical composition and of the electrical and optical properties of discharge plasmas, and also of populations of laser levels. Reliable and detailed information is given on the dissociation of carbon dioxide gas in discharges; the nature of the velocity distribution function, average energies, and densities of electrons; and populations and vibrational temperatures of molecules in cw CO and CO lasers. The material in this volume is intended for specialists in quantum electronics and low temperature plasma diagnostics.
Laser Ablation and Desorption
Author:
Publisher: Academic Press
ISBN: 0080860206
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 671
Book Description
This volume introduces the subject of laser ablation and desorption to scientists and engineers. It covers fundamental experimental and theoretical tools, models, and techniques, and introduces the most important applications. Clearly written and organized in a straightforward manner, Laser Ablation and Desorption lead the reader straight through the fundamentals of laser-surface interactions. Each chapter is self-contained and includes references to other chapters as necessary, so that readers may begin with the topic of greatest interest and follow the references to other aspects of the subject contained within the book.Key Features* Provides up-to-date information about one of the most active fields in physics today* Written and edited by major figures in the field of laser ablation and desorption* Represents the most comprehensive treatment of the state-of-the-art available
Publisher: Academic Press
ISBN: 0080860206
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 671
Book Description
This volume introduces the subject of laser ablation and desorption to scientists and engineers. It covers fundamental experimental and theoretical tools, models, and techniques, and introduces the most important applications. Clearly written and organized in a straightforward manner, Laser Ablation and Desorption lead the reader straight through the fundamentals of laser-surface interactions. Each chapter is self-contained and includes references to other chapters as necessary, so that readers may begin with the topic of greatest interest and follow the references to other aspects of the subject contained within the book.Key Features* Provides up-to-date information about one of the most active fields in physics today* Written and edited by major figures in the field of laser ablation and desorption* Represents the most comprehensive treatment of the state-of-the-art available