Inclusion of the Energy Distribution of Free Carriers in the Rate Equations Describing Their Dynamics at the Interaction of Dielectrics with Intense Laser Radiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The dynamics of free carriers in CaF2 induced by intense femtosecond radiation of the near- (1.24 μm) and mid- (4.4 μm) infrared ranges has been studied. It has been shown that the energy distribution of carriers formed after the passage of a laser pulse with a fluence sufficient for active impact ionization has a shape independent of the parameters (fluence, duration, and wavelength) of laser radiation and the width of the band gap of the material. The mean kinetic energy of free carriers after the action of the pulse is 0.56 of the width of the band gap. The inclusion of the dispersion term in rate carrier dynamics models makes it possible to reduce the difference of the mean kinetic energy from the statistical Fokker–Planck model by 30%. The application of rate carrier dynamics models instead of statistical models requiring large time and computational resources allows one to accelerate calculations by a factor of 20.

About the authors

K. V L'vov

Moscow State University, 119234, Moscow, Russia

Email: lvov.kv14@physics.msu.ru

S. Yu Stremoukhov

Moscow State University, 119234, Moscow, Russia; National Research Center Kurchatov Institute, 123182, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: lvov.kv14@physics.msu.ru

References

  1. S. Ghimire, A. D. DiChiara, E. Sistrunk, U. B. Szafruga, P. Agostini, L. F. DiMauro, and D. A. Reis, Phys. Rev. Lett. 107, 167407 (2011).
  2. E. Goulielmakis and T. Brabec, Nature Photon. 16, 411 (2022).
  3. V. V. Strelkov, V. T. Platonenko, A. F. Sterzhantov, and M. Yu. Ryabikin, Phys.-Uspekhi 59, 425 (2016).
  4. O. Schubert, M. Hohenleutner, F. Langer, B. Urbanek, C. Lange, U. Huttner, D. Golde, T. Meier, M. Kira, S. W. Koch, and R. Huber, Nature Photon. 8, 119 (2014).
  5. N. Sanner, O. Ut'eza, B. Bussiere, G. Coustillier, A. Leray, T. Itina, and M. Sentis, Appl. Phys. A 94, 889 (2009).
  6. M. Lenzner, Int. J. Modern Phys. B 13, 1559 (1999).
  7. E. I. Mareev, B. V.Rumyantsev, and F. V. Potemkin, JETP Lett. 112, 780 (2020).
  8. C. B. Scha er, A. Brodeur, and E. Mazur, Meas. Sci. Technol. 12, 1784 (2001).
  9. S. Yu. Stremoukhov, A. V. Andreev, and O. A. Shoutova, Bull.Russ. Acad. Sci. Phys. 80, 500 (2016).
  10. S. V. Sazonov and N. V. Ustinov, Bull.Russ. Acad. Sci. Phys. 84, 5 (2020).
  11. E. Mareev, A. Pushkin, E. Migal, K. Lvov, S. Stremoukhov, and F. Potemkin, Sci. Rep. 12, 7517 (2022).
  12. E. M. Gershenzon, M. E. Gershenzon, G. N. Gol'tsman, A. M. Lyul'kin, A. D. Sernenov, and A. V. Sergeev, JETP Lett. 46, 226 (1987).
  13. A. S. Epifanov, A. A. Manenkov, and A. M. Prokhorov, JETP 70, 728 (1976).
  14. A. Kaiser, B. Rethfeld, M. Vicanek, and G. Simon, Phys. Rev. B 61, 437 (2000).
  15. L. H. Holway, J. Appl. Phys. 45, 677 (1974).
  16. B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M.Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749 (1996).
  17. B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M.Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
  18. B. Rethfeld, Phys. Rev. Lett. 92, 18740 (2004).
  19. K. V. Lvov, F. V. Potemkin, and S. Yu. Stremoukhov, Materials Today Communications 35, 105594 (2023).
  20. L. V. Keldysh, JETP 10, 509 (1960).
  21. N. Medvedev and B. Rethfeld, J. Appl. Phys. 108, 103112 (2010).
  22. L. V. Keldysh, JETP 47, 1945 (1964).
  23. M. Gryzin'ski, Phys. Rev. 138, A336 (1965).
  24. P. Balling and J. Schou, Rep. Prog. Phys. 76, 036502 (2013).
  25. E. Migal, A. Pushkin, B. Bravy, V. Gordienko, N. Minaev, A. Sirotkin, and F. Potemkin, Opt. Lett. 44, 2550 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».