电介质中飞秒激光诱导击穿的延迟速率方程模型

关于电介质中激光诱导击穿的实验与理论研究，在亚皮秒时间尺度上触发电离雪崩的可能性以及载流子碰撞电离相对于场电离的重要性方面，给出了相互冲突的结论。一方面，当前基于单一电离速率方程的模型未考虑电荷载流子的逐渐加热，而对于短激光脉冲，这可能不足以启动雪崩。另一方面，基于追踪载流子动力学多重速率方程的模型依赖若干自由参数，限制了我们能从中获得的物理洞察。本文中，我们开发了一个克服这些问题的模型，通过追踪等离子体密度与载流子平均动能随时间的变化，形成一组延迟速率方程，用以匹配若干电介质材料的激光诱导损伤阈值。特别地，我们表明该简化模型以由实验数据拟合明确确定的有限自由参数，复现了多重速率方程的预测。延迟速率方程模型的一个附带好处是其计算高效性，为透明介质激光诱导击穿的大规模三维建模开辟了可能。