О возможном механизме усиления поглощения мощного лазерного излучения в металле

摘要

В работе показано, что зависимость массы электронов проводимости металла от их энергии может служить причиной увеличения поглощения лазерного излучения большой мощности, падающего на этот металл. Для этого решена задача об отклике (токе) электрона, находящегося в одномерном периодическом потенциале (решетке) на периодическое во времени электрическое поле (электромагнитную волну). Показано, что при достаточно большой амплитуде поля зависимость тока от неё становится нелинейной. Причем в определенном диапазоне параметров эта зависимость может быть описана простой формулой, которая соответствует зависимости массы электрона от его энергии. Формула использована для решения задачи о проникновении электромагнитной волны в металл в рамках модифицированной соответствующим образом модели Друде. Показано, что нелинейная зависимость тока от амплитуды поля приводит к увеличению поглощения волны и образованию шлейфа волн с околоплазменными частотами, проникающих в глубь металла. Обсуждаемые эффекты проявляются при напряженностях электрического поля порядка 1 В/Ангстрем. Полученные результаты могут быть использованы при интерпретации экспериментальных данных и создании математических моделей взаимодействия мощного лазерного излучения с металлом.