实验研究脉冲强激光在铝靶中诱导的冲击波

利用自行研制的ＰＶＤＦ压电膜传感器实时测量了高功率密度脉冲激光辐照到铝材料表面时在靶材中诱导的激光冲击波压力，通过对不同厚度靶板背面冲击波压力的测量获得了激光冲击波在铝材料中的衰减规律，并在ＧＷ／ｃｍ２量级的范围内研究了激光冲击波峰压随激光功率密度的关系     

材料激光损伤测试面向全国

在激光技术和激光材料的研究发展中,各种材料的激光损伤阈值测量和系统研究是一个很重要的方面.材料的激光损伤阈值是材料所能承受激光功率的最大限度,在国外已被列入各种激光材料的一个重要质量参数.各种产品的激光损伤性能不仅是用户们需要了解的一个必须由生产者提供的参数,而且对于产品研制者如何改进和提高产品性能也是不可缺少的资料.国内各种光学晶体、玻璃和光学薄膜的生产研制单位,不是尚未进行这一参数的测量,就是测量条件不稳定,数据精度差.如果各个单位都建立一套完善的测试设备和培养有经验的工作人员     

固体材料激光冷却中基于光纤传输DLT测温技术的研究

实时准确非接触测量固体材料的温度是固体材料激光冷却技术的一个关键问题,也是近年来实验研究固体材料激光冷却领域的一个重要挑战,主要原因是.掺杂稀土离子晶体或者玻璃材料被激光泵浦时,产生的荧光光谱和样品温度有关.我们在实验中利用荧光光谱和样品温度的依赖关系,发展了差分光谱测温法(DLT)实时测量样品的温度.本文对基于光纤传...     

激光诱导击穿光谱技术检测铀材料中微量杂质元素

研究了利用激光诱导击穿光谱技术对铀材料中杂质元素进行快速定量分析的方法。利用Kr F准分子激光器和Ava Spec-2048光纤光谱仪组建了激光诱导击穿光谱系统,检测并分析了200~460 nm波长范围内铀及杂质元素的光谱数据。分别研究了脉冲激光次数、光谱仪检测延迟时间等因素对铀光谱特性的影响。在激光能量为28 m J、延迟时间为1.5μs时对铀材料中的Fe、Cu、Al三种杂质元素进行定量分析,特征光谱分别选择438.3、427.5、396.2 nm,定量测量相对误差小于12%。实验结果表明激光诱导击穿光谱技术在检测铀材料中微量杂质元素时具有较低的相对误差和检出限,可以用于铀材料中杂质元素的快速定量分析。     

激光量热法测量深紫外氟化物薄膜吸收

为了获得薄膜材料吸收率与深紫外激光照射能量密度间的对应关系,掌握薄膜材料深紫外吸收特性,应制定相应的吸收测量规范。介绍了激光量热法的原理及测试流程,分析了测试过程中的剂量效应、非线性吸收和不可恢复吸收等现象,提出了利用激光量热法测量应用于波长193nm紫外光刻系统的氟化物薄膜材料吸收率的方法,并进行了实际测量。根据所建立的测量方法,获得熔石英基底材料在193nm紫外光照射下的剂量效应及出现不可恢复吸收现象时相应的激光能量密度,进而测量出基底材料吸收率与激光能量密度之间的关系;通过热蒸发对基底镀氟化镁及氟化镧单层膜,测量镀膜后样品的吸收率与激光能量密度的关系,通过与镀膜前吸收率的对比,计算了两种薄膜材料吸收率与激光能量密度的关系,推算出薄膜材料在实际工作状态时的吸收率,并得到不同沉积温度下氟化镧薄膜材料吸收率、粗糙度与波纹度。实验结果证实了新提出测量方法的可行性,测量结果为改善系统成像质量以及延长元件使用寿命提供支持。     

激光作用下石墨反射特性研究

构建了表面反射特性的测定装置,开展了激光作用下石墨材料反射特性研究,测量得到了石墨材料表面反射特性随温度变化的曲线,探讨了反射特性随温度发生变化的机理。研究结果表明,在1.064 μm连续激光辐照作用下,石墨材料温度达到400℃以上时,其反射率呈明显的下降趋势,并最终保持在一个相对稳定的水平;石墨表面反射特性也由激光加载前的混合反射转变为加载后的漫反射。石墨表面反射特性的变化,与激光加载作用下石墨材料中有机物质分解以及其内部空隙中残留有一定量的微小灰分被烧蚀有关。     

迷彩涂层1064 nm激光散射特性测量及建模

迷彩涂层1064 nm激光散射特性对激光探测装备的极限作用距离和军事装备激光隐身性能有显著影响,而目前对涂层材料的激光散射特性的研究大都是针对单一种类涂层。本文根据不同类型迷彩涂层由不同颜色组成的特点,通过分别测量不同颜色迷彩涂层的双向反射分布函数(BRDF),再根据国军标中不同迷彩涂层颜色的面积比例规定进行加权计算,得到不同种类迷彩涂层的BRDF。以草原夏季型迷彩涂层为例,利用上述方法对其BRDF进行测量和计算,并利用五参数经验模型进行参数建模,得到草原夏季型迷彩涂层的参数模型。通过拼接实验,验证了计算方法的正确性。对于进一步研究军事装备的涂层材料激光散射特性提供数据依据,为研究类似情况下多种材料复合涂层的激光散射特性研究提供了借鉴思路。     

用激光冲击波无损评估材料内部的均一性

利用脉冲激光诱导的冲击波对材料的内部组织结构进行无损评估，首次通过测量激光在铝和碳纤维／环氧复合材料中诱导的冲击波获得了材料内部的均一性信息。     

飞秒激光测量微纳材料热物性参量研究进展

随着微纳加工技术的发展,微纳尺度下材料的热物性参量测量变得尤为重要。首先介绍了飞秒激光测量微纳尺度下材料热物性参量的基本原理、测量系统的实现方法,对比了所采用的双温模型、双曲两步辐射模型、双曲一步模型、抛物一步模型、双相滞模型和抛物两步模型等主要的传热模型。其次,介绍了飞秒激光测量物性参量的基本特点。然后,介绍了单波长正面抽运与探测系统、双波长正面抽运及探测和加热探测不同侧3种常见结构的飞秒激光物性测量系统。最后,展望了飞秒激光物性测量的研究方向。     

基于H-S波前传感器的高能激光材料热效应参量测试

为了实现高能激光材料热效应参量的在线测试,设计了一套?50mm口径的测量装置。装置采用准直He-Ne激光为光源,准直光经激光材料后的光程差用Hartmann-Shack波前传感器检测。根据波像差分解理论及波前变换关系,获得了高能激光材料热效应参量。分析评估了装置的扩展测量不确定度,对影响测量不确定度的系统参量进行了校准,最后设计并完成了测量不确定度对比验证实验。结果表明,系统波前畸变测量不确定度为0.06λ,30m~120m范围热焦距的扩展测量不确定度为8.4%。该系统能有效地用于高能激光材料热效应参量的在线测试。     

驻波激光器的麦克斯韦-布洛赫方程的简化

为了对驻波激光器的混沌现象进行数值模拟,需要建立驻波腔中对数学运算具有可行性的动力学方程.已知的哈肯激光方程中舍有求和符号,导致运算量过大,不具备数值模拟的可行性.为了简化运算,将哈肯激光方程中的光场按驻波展开,在单模、均匀加宽的条件下引入两个宏观变量,消除了求和符号,得到简化后的驻波腔麦克斯韦-布洛赫方程(M-B方程),再对该方程进行归一化处理,得到一个系数仅与各增益和损耗项有关的方程组.该方程组结构简单、各变量意义明确、各系数容易获得.进一步应用该方程对CO2激光器进行MATLAB数值模拟,得到了混沌吸引子,说明该方程可以作为模拟驻波激光器混沌的数学模型.     

激光超声表面缺陷检测的实验方法

提出了一种非接触式、全光学激光超声检测的实验方法。利用Nd：YAG脉冲激光器、He-Ne激光器和平衡接收器构建一套基于光束偏转法的光差分检测系统，测量了表面带缺陷Al样品的声表面波（SAWs）。通过实验获得了SAWs经过表面缺陷时产生的反射回波及透射波形的特征，说明了线光源产生的超声波非常适合材料表面缺陷的检测。     

激光支持爆轰波点燃阈值的声学判断

不同功率密度的高功率激光与材料相互作用时将发生激光支持燃烧波或激光支持爆轰波的现象。为了获得激光支持爆轰波的点燃阈值,采用了波长为1064nm的激光作用在铝靶表面,产生的等离子体声波的峰值声压与作用激光功率密度间存在跃变阶段,并进行了理论分析和实验验证,取得了激光支持爆轰波的点燃阈值,与采用其它方法得到的结果基本吻合。实验结果对了解激光与物质相互作用机理和过程是有帮助的。     

板状材料中脉冲激光激发超声导波的数值分析

利用有限元法(FEM)对板状金属材料中脉冲激光激发的超声导波进行了理论研究。在考虑热弹激发的条件下,利用三维轴对称的有限元模型,计算了相同能量的分别具有不同聚焦半径以及脉冲宽度的脉冲激光光源直接作用于Al板表面激发出的声表面波信号的时域特征,并利用Wigner-Ville分布的时频分析工具得到了信号能量在频域上的分布特征。研究结果表明,激光单脉冲能量不变的情况下,超声导波信号的峰值幅度随着脉冲激光的聚焦半径的减小而逐渐增大;同时缩小聚焦半径也可以提高超声导波的频带宽度;然而脉冲宽度的变化却没有引起超声信号在时域及频域特征上的明显变化。     

激光冲击硬化层中激光声表面波的实验研究

激光冲击硬化通过在材料的近表面产生残余压应力来提高材料的表面硬度和抗疲劳寿命。材料近表面性质的变化能够导致在其中传播的声表面波发生色散。为了研究激光冲击硬化后金属Al合金样品中的激光声表面波(SAW)的传播,提出一种合理的宽带激发和接收方法,搭建了由激光激发、聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器接收超声信号的实验装置。分别对不同条件下激光冲击的Al合金样品中的激光声表面波进行了探测,通过对接收到的超声信号进行时频分析得到了信号的频谱以及声表面波的相速度色散曲线,速度色散主要是由于晶粒方向改变和错位密度的增加引起的。     

一种基于左手介质的新型介质栅漏波天线的理论分析

提出了一种基于左手介质的新型介质栅漏波天线,并采用多模网络与严格模匹配相结合的方法,对该左手介质栅天线的辐射特性进行了仔细严格的分析.文中给出了漏波系数随天线结构参数变化的关系以显示该左手介质天线特有的性质.数值结果表明这种新型漏波天线比传统介质栅天线具有更强的辐射能力.讨论了产生这种现象的原因.     

强激光诱导冲击波的实验研究

为了提高利用激光冲击波改进材料性能的技术,采用响应快、测量范围大的绝缘膜组合式高聚物压电传感器和示波器对激光诱发的冲击波进行了研究。通过测量无约束层和有约束层时的压电波形,得出相应的激光冲击波波形并进行比较。结果表明,有约束层时激光冲击波的脉宽是激光脉冲宽度的3倍左右,峰值压力较无约束层时明显提高。激光冲击波在不锈钢材料中的平均传播速度为5.72×103m/s,与声波纵波的传播速度一致。     

基于EMD的激光声表面波仿真分析

激光超声凭借其具有非接触、信号的信噪比高、灵敏度高、频带宽等特点,在材料的检测方面有着独特优势。本文利用有限元软件针对激光激励声表面波过程进行了数值模拟,得到了声表面波的传播特性;对实际检测信号进行了EMD去噪,得到了去噪后的重构信号,将去噪后的信号同仿真信号对比。结果证明激光超声激发的声表面波主要沿着材料表层向四周发散,其在远场区域会有小幅度的衰减,并且经过EMD去噪后的信号具有和仿真信号相同的特征,对今后激光超声的实验具有重要的参考价值。     

一种应用于结构损伤监测的新型应力波因子

应力波因子技术是近几年来发展起来的复合材料损伤监测的新技术，该文根据应力波在蜂窝夹层结构中传播的特点，首次提出了一种基于最小二乘法拟合处理的应力波因子提取技术，以剔除应力波的传播距离对监测波形峰值的影响，突出损伤的作用，实验结果表明，该应力波因子法不但可以对蜂窝夹层结构中的损伤实现主动、在线监测，而且还能表征损伤的程度。     

利用成像型任意反射面速度干涉仪测量石英中的冲击波速度

在神光Ⅲ原型激光装置上,利用自行研制的成像型任意反射面速度干涉仪（I-VISAR）对石英中冲击波速度进行了测量,获得了清晰的实验信号。实验结果表明,在8路能量为400 J、波长为351 nm的激光注入腔靶时,经过60μm的Al后,石英中的冲击波速度为36.47 km/s。