单个脉冲作用下熔融石英的温度和热应力研究

理论研究单个激光脉冲作用光学材料的温度和热应力分布模型,根据脉冲特征,分别建立适用于短脉冲和长脉冲的温度分布模型;进一步建立单个脉冲作用下的热应力模型。以熔融石英为例数值计算和分析了单个脉冲作用下的温度和热应力分布。研究结果表明,如果只求解单脉冲结束时的温度分布,长脉冲和短脉冲模型计算结果一致。单个激光脉冲辐照熔融石英,材料温度升高,如果温度达到材料融化或汽化温度,将导致材料的熔融汽化破坏,另一方面,在焦点区域温升不均匀,将导致热应力产生,如果热应力达到材料的力学破坏阈值,将诱导材料的热应力损伤。     

锰铜压阻传感器的设计

<正> 一、引言 强激光脉冲辐照固体靶时,由于烧蚀气体的反冲,将产生一种高压力脉冲作用在靶的表面,在靶中激起激波,可能使靶发生层裂破坏。这是一种值得重视的脉冲激光破坏机理。 为了对层裂机理进行研究,用实验方法测出材料中激波的传播过程,求出激波传播     

强脉冲激光在军事应用中的位置

本文从激光发展的重大课题出发,指出了强脉冲激光在军事应用中的重要位置。对强脉冲激光与材料相互作用的破坏机理,研究现状及与连续波激光输出比较所显示的优越性进行了分析讨论。     

超短声脉的获得

美国加里福尼亚洲国际商用机器公司研究实验室的A. Tam提出了在固体中非破坏地获得超短超声脉冲(10^{-9M/sup> s)振荡的方法。}     

超短脉冲激光对无机硅材料的损伤

通过控制作用于材料表面的激光能量和脉冲数量,实验研究了800nm,50fs,1kHz激光作用下融石英玻璃和硅片的破坏机制和损伤规律,计算了材料的损伤阈值与脉冲能量以及脉冲数量的依赖关系,并采用简化的理论模型计算了熔石英玻璃材料的损伤阈值与激光脉宽以及光子能量之间的依赖关系。对这两种无机硅材料在飞秒脉冲作用后的微区结构改变进行了扫描电子显微镜(SEM)测试,研究了其形貌特征。结果表明,硅片是由缺陷中的导带电子作为种子电子引发雪崩电离导致材料损伤,而熔石英玻璃是由多光子电离激发出导带电子引发雪崩电离导致材料损伤。     

强脉冲CO_2激光对红外材料的破坏现象

指出了强脉冲激光对红外材料的破坏作用,用实验证明强激光对红外材料的破坏分为烧蚀破坏和冲击破坏。当光功率密度低于大气的光学击穿阈值时,是烧蚀破坏。当光功率密度超过光学击穿阈值时,主要是冲击破坏。在我们的实验条件下,激光对红外脆性材料的相互作用结果表明,红外光学材料极易产生微裂纹或粉碎性破坏。其破坏效果与激光的单脉冲能量、功     

飞秒激光脉冲烧蚀涡轮叶片材料的仿真和实验

为研究飞秒激光脉冲对涡轮叶片材料的冲击打孔特性，使用双脉冲改写方程的激光光源项，并对涡轮叶片材料进行数值模拟，得到了镍基高温合金在飞秒激光双脉冲冲击打孔下的晶格和电子温度。通过对比单脉冲的模拟结果发现:双脉冲烧蚀情况下，材料电子和晶格出现2个峰值温度，且电子和晶格的平衡温度相比单脉冲提高345ｋ，平衡时间延长了5ps，用 美国Ray Crop生产的飞秒脉冲激光器，对镍基高温合金材料在不同的激光参数下:激光脉冲宽度、激光能量、激光频率、脉冲间隔对材料的烧蚀进行双脉冲打孔，得到孔的形貌特征，并与单脉冲打孔对比发现双脉冲打孔的质量和效率优于单脉冲。     

激光材料破坏会议报导——光学元件限制了激光功率的进展

激光技术引人注目的进展使光学元件在高功率系统中成为最弱的一环。由美国材料试验学会在波耳德市举行的激光材料破坏的学术会议上明显地看出,研究破坏机理的重点已从激光材料转移到元件上。     

超短脉冲光波对固体材料的破坏机理研究

介绍了超短脉冲电磁波(光波)在材料中传播时引起的独特破坏机制以及在各个方面的广泛应用.用数值方法模拟了光波对材料的破坏过程,并分析了相互作用过程中各种非线性机制的作用.     

用光激射器破坏兔体中的肿瘤

由美国国立癌症研究所和陆军导弹司令部组成的一个研究小组声称,300到500焦耳的单激光脉冲已有效地破坏了移植在兎体中的肿瘤,它在对付人体的癌症时也可能有用。     

美国研究热容激光器对物质破坏机理

美国利弗莫尔实验室（LLNL）在军方的资助下，目前正在研究脉冲固体激光对物质破坏机理。采用板条热容固体激光器，进行了激光与钢、铝和碳复合材料等靶材相互作用的初步实验。在这些试验中，激光器的输出能量为80J／脉冲，激光脉冲宽度300μs～400μs，脉冲重复频率10Hz，靶材上的激光峰值功率密度接近2×10^7／cm^2。     

强激光辐照探测器材料力学效应的解析研究

当探测器材料受激光辐照时,由于吸收激光的能量,从而在材料体内形成一个不均匀分布的温度场,由于材料是连续分布的介质,其各部分不能自由地膨胀,相互制约,从而产生热应力。一旦靶材中产生的热应力超过靶材的破坏强度,便会使材料造成永久性的损伤破坏。当辐照激光功率密度不高时,产生的热应力对靶材的破坏是一种十分重要的破坏机制。采用解析方法,研究了连续波化学激光辐照探测器材料时产生的温升及热应力,讨论了不同激光参数（ 强度、波型、波长及脉冲持续时间） 与温度变化及热应力之间的变化关系,以及造成探测器材料热应力损伤的激光强度阈值。     

超快光脉冲制造波导和微通道

20世纪 90年代初 ,密歇根大学的研究人员发现飞秒脉冲在与物质相互作用方面与长脉冲有着根本的不同 ,这一发现打开了通向普及激光精密微加工的道路。极短脉宽激光加工基本消除了对周围物质的热流动 ,可避免在多数标准加工技术中常发生的热致基质破坏。材料去除加工由以往用微秒、纳秒脉冲熔融去除变成用飞秒脉冲汽化或升华 ,产生的碎片和表面污染显著减少。另外 ,超短光脉冲与物质作用的阈值现象允许超快激光器以小于光波长的特征尺寸进行材料去除或打孔。在加工介电材料时 ,烧蚀阈值的严格性提高了精度和可再现性。过去两年中 ,许多小组评…     

纳秒激光脉冲烧蚀金属铜的物理过程分析

为了研究强激光辐照金属靶材料的效应,用纳秒激光脉冲烧蚀金属铜,对表面特征进行观测以及对其物理过程进行分析。研究发现：纳秒激光脉冲对金属铜作用时,热量沉积在金属表面很薄（几个微米）的范围,使得其温度分布由外到内分别为超热、汽化和熔化状态,由于激光脉冲的快速沉积,会发生剧烈的沸腾性爆炸（相爆炸）效应,形成较深的坑状破坏,同...     

重频光脉冲对半绝缘GaAs光导开关损伤分析

通过波长为1 064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理。研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同。当激励光脉冲重复频率较低(1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位。     

等离子体阴极电子枪的实验研究

填充等离子体高功率微波器件具有独特的性能.然而等离子体正离子对电子枪的轰击通常会破坏材料阴极表面并降低其电子发射能力.解决此问题的一种新方案是采用等离子体阴极电子枪.本文设计制作了等离子体阴极电子枪,采用氦气馈气系统和脉冲调制器进行实验研究,得到电子枪放电电流与气体压强、调制器电压等的关系.实验表明,等离子体阴极可取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子注源.     

超短脉冲激光对透明材料的破坏

基于固体的能带理论和能量守恒原理建立了一个描述激光与非金属材料作用时载流子随时间空间变化的理论模型。讨论了材料的破坏阈值、烧蚀深度与激光脉宽、波长和强度之间的关系,同时也讨论了破坏阈值、烧蚀深度与材料禁带宽度等特性之间的关系。讨论了多光子电离、隧道电离和雪崩电离在激光对材料破坏过程中的不同地位,理论结果表明,光电离在超短脉冲激光对非金属材料破坏过程中对破坏阈值的影响最大。     

脉冲激光辐射Ge、MgF_2多晶的实验研究

本文主要采用可调制的激光脉冲波形，改变不同的能量，通过实验研究短脉冲和长脉冲激光作用在Ｇｅ、ＭｇＦ＿２多晶的破坏机制，用电镜扫描技术观察破坏多晶靶片，并对在不同功率及不同脉冲激光辐射靶片的结果作了分析实验，证明在高功率短脉冲激光作用晶体时主要破坏机制是冲击破坏，出现断裂现象，在低功率长脉宽作用多晶时主要以烧蚀和热应力破坏为主，出现烧熔和热应力引起的沿靶片解理面出现微裂现象。另外，通过实验，总结出脉冲宽度对破坏阈值的影响有两种：长脉冲大能量造成Ｇｅ晶体的破坏阈值能量密度高而功率密度低，短脉冲作用Ｇｅ晶体时能量密度低而功率密度高，并做出了不同激光功率密度随激光作用时间破坏Ｇｅ晶体的破坏阈值曲线。     

Analysis of Damage Induced by Repetition-Frequency Optical Pulse in Semi-insulating GaAs PCSS's Material

通过波长为1064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(＜1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理.研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同.当激励光脉冲重复频率较低(＜1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位.     

长脉冲激光对金属材料热破坏的分析

在入射激光光斑半径远远大于材料热扩散长度的条件下,应用固体热传导理论,建立并求解了描述表面吸收材料温升和熔融过程的一维热传导方程,得到了材料表面熔化前后温度场分布随脉冲宽度变化情况及熔融深度随脉冲宽度变化情况的解析表达式。计算了金属材料银、铝和铜的熔融破坏阈值和汽化破坏阈值,并与利用MSC．Marc有限元分析软件所得数据结果做了对比,相对误差小于4％。所得结果为高功率激光的应用提供了理论依据。 !和棚印蹙塾煎．坯阈值和汽化破坏阈值,并与利用MSC．Marc有限元分析软件所得数敷光的应用提供了理论依据。