Моделирование процессов лазерно-индуцированного возбуждения акустических колебаний в тонких металлических пленках

Abstract

Представлены результаты численного моделирования процессов лазерного нагрева и возбуждения акустических импульсов в металлических наноструктурах (тонких пленках). Нагрев металлов описывается в рамках двухтемпературной модели для электронного газа и ионной решетки. Пространственно-временная динамика возбуждения и распространения акустических колебаний исследуется на основе численного решения уравнений движения сплошных сред в форме Лагранжа. Показано, что нагрев тонких металлических пленок под действием сверхкоротких лазерных импульсов приводит к возбуждению их термоупругих колебаний, частота которых определяется линейными размерами поглощающей структуры и скоростью распространения звука в материале. = The results of numerical modeling for excitation of ultrafast vibrations in layered metallic nanostructures due to absorption of ultrashort laser pulses are presented. Heating of metal is described in terms of a two-temperature model for the electron gas and ionic lattice. The spatiotemporal excitation and propagation dynamics of acoustic waves is investigated by numerically solving the Lagrangian-form motion equations for continuous media. It is shown that heating of metallic layers under the action of femtosecond laser pulses causes excitation of the thermoelastic vibrations the frequencies of which are determined by the thickness of metallic layers and by the speed of sound within the material.