在介电材料中建模合电子和纳秒激光脉冲传播动态的高效数值方法
Nicolas Bourdineaud1,2, Guillaume Duchateau1, Rodolphe Turpault2
1CEA-CESTA, 15 Avenue des Sablières, CS60001, 33116 Le Barp Cedex, France.
Physical review. E
|April 18, 2025
概括
我们开发了一种高效的数值工具,用于模拟纳秒激光脉冲与介电材料的相互作用. 这种方法精确模拟了激光能量沉积和电子动态,与传统方法相比,计算时间减少了十倍.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算科学 计算科学
背景情况:
- 激光与物质的强烈相互作用通过局部化的能量沉积驱动应用程序.
- 了解和评估激光能量沉积对于推进这个领域至关重要.
- 复杂的几何和参数研究需要高效的数值建模.
研究的目的:
- 开发一种高效的数值工具来模拟纳秒激光脉冲与介电材料的相互作用.
- 为了准确地建模激光传播与激光诱导的电子动态相结合.
- 为了评估材料内的激光能量沉积.
主要方法:
- 解决合的海尔姆霍尔茨和激光传播和电子动态的速率方程.
- 为赫尔姆霍尔茨方程实施一个高阶有限体积方案.
- 使用修改后的多曼 - 普林斯算法与适应式时间步骤用于系统动态.
主要成果:
- 数值方案有效地解决了激光物质相互作用问题.
- 与第四级的Runge-Kutta方法相比,计算时间减少了一个数量级.
- 该模型准确地解释了在临界等离子体密度下快速光学响应的变化.
结论:
- 开发的数值工具为模拟激光物质相互作用提供了一种高效准确的方法.
- 这种方法加速了参数研究和复杂激光诱导现象的分析.
- 这些发现有助于推进依赖于可控激光能量沉积的应用.
