نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

• آرزو رشیدی

گروه فیزیک اتمی و مولکولی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر

چکیده

در این مقاله، با استفاده از روش المان محدود به بررسی نحوۀ توزیع دما در یک نانوتوری فلزی یک بعدی که تحت گرمایش نور لیزر تپی گوسی نانوثانیه قرار دارد، پرداخته می­شود. فرض می­شود که شیارهای نانوتوری با یک مادۀ غیرخطی از نوع کٍر پر می­شوند. نتایج نشان می­دهند که توزیع دمایی سامانه به شدت به شاریدگی (فلوئنس) نور لیزر تابشی وابسته است؛ طوری­که، با افزایش شاریدگی تپ لیزری در اطراف قلۀ تپ و بعد از آن، توزیع دمای کاملاً متفاوتی در دو رژیم خطی و غیرخطی حاصل می­شود. در واقع، تحریک اثر اپتیکی غیرخطی کِر، به ویژه در شاریدگی­های بالای لیزر، منجر به تغییر پاسخ دمایی در رژیم غیرخطی نسبت به رژیم خطی می­شود. همچنین، بسته به طول موج نور لیزر اعمالی، امکان افزایش یا کاهش دما نسبت به مورد خطی وجود دارد. از طرفی نیز برای بروز اثر غیرخطی نمی­توان شاریدگی نور لیزر را تا هر مقداری بالا برد؛ زیرا امکان افزایش دما حتی بالاتر از دمای ذوب مواد نیز وجود  دارد. بنابراین، در هنگام اعمال تپ­های قوی لیزر، بایستی بررسی­های دمایی صورت گیرند تا از گرم شدن بیش از حد و آسیب به سامانه جلوگیری شود.

کلیدواژه‌ها

• توزیع دما
• نانوتوری
• لیزر تپی
• شاریدگی
• رژیم‌های خطی و غیرخطی

موضوعات

• اپتیک و فوتونیک

عنوان مقاله [English]

Study of temperature distribution in a metallic nanograting based on a Kerr nonlinear material irradiated by a nanosecond pulsed laser

نویسنده [English]

• Arezou Rashidi

Faculty of Science, University of Mazandaran, Iran

چکیده [English]

In this article, we investigate the temperature distribution in a one-dimensional metallic nanograting heated by a nanosecond Gaussian pulse laser using the finite element method. It is assumed that the nanograting slits are filled with a Kerr-type nonlinear material. The results indicate a strong dependency of the system's temperature distribution on the incident laser fluence. Also, the temperature distributions are completely different for linear and nonlinear regimes at high laser fluences around the pulse peak and after that. Indeed, exciting the nonlinear optical Kerr effect, especially at high laser fluences, leads to a change in the temperature response of the nonlinear regime compared to the linear one. Moreover, depending on the applied laser wavelength, there is a possibility of increasing or decreasing the temperature compared to the linear case. On the other hand, one can not enhance the laser fluence to any amount, as this may raise the temperature even higher than the melting point of the materials. Therefore, as the strong laser pulses are applied, temperature investigations should be conducted to prevent excessive heating and damage to the system.

کلیدواژه‌ها [English]

• temperature distribution
• nanograting
• pulsed laser
• fluence
• linear and nonlinear regimes