激光辐照下充压圆柱壳爆裂规律的实验研究

研究了圆柱壳外径、内压、激光输出功率、光斑尺寸、激光能量空间分布等因素对激光辐照下充压圆柱天爆裂的定量影响和产生爆裂的阈值条件。实验结果表明上述因素与爆裂时刻之间呈现幂指数变化关系。发现在往天上高的温度梯度不利于裂纹萌生和扩展。     

激光测量玻璃的破坏阈值

利用激光装置，探讨和测量了光学元件如光学玻璃、晶体及各种光学膜层破坏的阈值。     

强激光辐照下圆柱壳体结构响应的数值模拟

针对强激光辐照下的圆柱薄壳，利用有限元方法，计及材料参数随温度变化的关系，实现了对激光辐照下柱壳表面瞬态温度场的数值模拟，以此为基础，模拟并分析了一定加载条件下应力波在壳体中的传播规律，以及造成的结构振动响应的过程和特点。     

激光辐照下旋转充压柱壳失效的数值模拟

建立了激光辐照下充压旋转柱壳热力学响应的物理模型和数值计算模型,求解了激光产生的非线性温度场。在此基础上,考虑塑性和屈服强度的温度相关性,求解了非线性的应力场,分析了柱壳裂纹萌生的可能位置和条件。通过计算发现,旋转充压柱壳在过光斑中心外表面圆周上有最大应力值这说明在过光斑中心的外表面环带区域将有可能最先发生破坏。激光辐照薄壁柱壳时有较高的温升其更容易发生破坏;旋转柱壳在过光斑中心圆周上应力分布随旋转频率增加而趋于均匀这是因为旋转频率增加激光辐照的环带区域温度分布更加均匀;在激光总能量相同条件下,小光斑辐照时易产生裂纹。     

激光辐射下光学玻璃应力破坏的阈值理论

基于热弹理论,建立了计算光学材料激光诱导破坏阈值的解析模型。特别研究了能量阈值与激光光斑大小以及光学材料力学边界条件的依赖关系。研究表明：在材料响应情形下,光斑效应体现在光斑能量向外的弥散,而在结构响应情形下。不同的边界条件导致不同的破坏阈值与光斑直径之间的函数关系。提出了一种最优边界,使激光诱导产生的拉应力场最小。     

光电探测器的激光破坏（损伤）阈值分析

本文系统收集各种光电探测器及其相似材料在受到激光辐照时所导致的软、硬破坏效应（有时称为激光损伤）,综合对比分析各种破坏阈值的大小,为激光与光电探测器相互作用的研究提供一个较为全面系统的参考。     

DF激光作用下氟玻璃破坏阈值的测量及机理

实验测量了氟铝酸盐玻璃对3．8μm激光的透射率以及在高功率连续DF激光作用下的破坏阈值，根据实验结果，应用耦合热弹性理论和大型有限元程序，模拟了氟玻璃窗口在矩形光斑作用下的温度响应和力学响应，分析了氟玻璃破坏的机理，由此推断靶材断裂的危险点，并和实验情况相比较，最后，对氟玻璃材料作为高功率激光器输出窗口的可行性作出评价。     

光强分布对激光辐照下柱壳热力学行为的影响

高功率激光对承力结构的破坏机理研究,可以拓展激光技术的应用范围。为了研究光束强度分布对激光辐照下柱壳热力学行为,采用有限元方法建立充压柱壳的热力学模型,先保持激光辐照总功率相等,将几种典型激光束进行分析比较,并研究了充压柱壳在各种光束辐照下的热力学响应。结果表明,光强分布对圆柱壳的温度、应力以及位移场分布具有重要影响,在不同光强分布的激光束辐照下圆柱壳将具有不同的破坏模式和破坏时刻。     

强激光辐照充压圆柱壳体热力效应的相似性数值模拟(Ⅰ)

针对连续波激光辐照充压圆柱壳体的热力效应问题,建立了一系列不同缩比率的近几何相似模型,并在此基础上设计了不同的缩比方案。利用数值模拟的方法,本文探讨了同一加载条件即相同辐照靶面功率密度、相同光斑大小条件下缩比靶模型的相似性规律。     

激光辐照CCD图象传感器局部的破坏效应研究

研究了激光辐照CCD图象传感器局部时,CCD工作性能的变化;测量了连续波激光辐照下CCD的饱和阈值(分别对1060nm和632.8nm)及脉冲激光辐照下的破坏阈值;分析了造成饱和及破坏的机理;用一维绝热边界条件热模型计算热饱和阈值.     

高损伤阈值氟化氘腔镜研制

报道了氟化氘(DF)激光器腔镜的膜系设计、材料选取、制备工艺及其损伤阈值和热畸变测试结果。实验结果表明，镜面在21kW／cm^2功率密度下的热畸变为0．32左右(λ=632．8nm)，腔镜的损伤阈值大于40kW／cm^2。     

基于充压柱壳损伤形态的靶面激光参数估计

为了在实验室设计激光辐照金属充压柱壳的损伤形态,对壳体损伤形态相关的靶面激光参数估计问题进行了研究。在忽略沿柱壳壁面热传导的条件下,给出了壳壁温度分布的解析表达式;根据随温度变化的材料力学参量和内压载荷,分析了壳体激光加热区内热裂纹的生成、稳定扩展和失稳扩展,推导出了壳体发生三种损伤形态的靶面激光参数估计表达式。针对30CrMnSi钢壳体进行了数值计算分析,数值结果与实验现象基本一致。研究结果表明,在给定目标特性条件下,充压柱壳激光辐照效应的损伤形态可以通过选择激光器参数来实验设计。     

光学元件激光损伤阈值的指数拟合法以及测试误差分析

利用指数拟合法拟合损伤概率,获取1-on-1激光损伤阈值;分析了测试光斑面积以及单脉冲能量台阶取样点数对损伤概率的影响。采用理论推导得到了缺陷按完全简并模型分布时的损伤概率表示式,做进一步的修改使之适用于非完全简并情况从而得到了指数拟合公式,并通过实验比较了直线拟合与指数拟合的结果,证明了指数拟合法的优越性;计算模拟研究了测试光斑面积以及单脉冲能量台阶取样点数对测试误差的影响,发现测试光斑面积越大、取样点数越多则测试结果越准确。     

钛宝石强激光负载的有机硅复合凝胶增透膜研究

以硅酸四乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)为前驱材料，用溶胶-凝胶(sol-gel)方法在钛宝石表面制备得到均匀性良好且具有高激光损伤阈值的有机硅复合凝胶增透膜。膜层在钛宝石激光器输出波段(750～850nm)的增透效果显著，其平均透过率超过98．6％；激光破坏阈值为2．2J／cm^2(800nm，300ps)；膜层表面均匀性达到激光波面的要求，在皮秒、飞秒超短脉冲高功率激光领域具有应用价值。溶胶的性能测试结果表明，溶胶粘度和成膜折射率均随溶液中CH3SiO1.5溶胶体含量的增加而增大，而膜层折射率受烘烤温度影响较小。     

利用CO2激光预处理提高熔石英基片的损伤阈值

为了提高熔石英基片对351nm短波长激光的损伤阈值,采用光栅式扫描方式,利用CO2激光器输出10.6μm波长的激光,对氢氟酸蚀刻后的小口径熔石英基片表面进行功率周期递增的辐照扫描。结果表明,经过CO2激光预处理后的熔石英基片,表面微观形貌得到了有效改善;利用S:1的方法测量熔石英基片损伤阈值。结果发现,在中度激光抛光的程度下,其零概率损伤阈值提高了30%左右,且对透射波前没有造成不利影响,从而证明了CO2激光预处理提高熔石英基片抗激光损伤能力的有效性。     

磁控溅射YSZ薄膜的激光损伤阈值

利用射频磁控溅射方法在不同衬底上制备出掺Y2O3 8 %的YSZ薄膜, 用X射线衍射、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能, 研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高, 薄膜结构依次从非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变, AFM分析显示薄膜表面YSZ颗粒随退火温度升高逐渐增大, 表面粗糙度相应增大, 晶粒大小计算表明, 退火温度的提高有助于薄膜的结晶化, 退火温度从400 ℃到1100 ℃变化范围内晶粒大小从20.9 nm增大到42.8 nm; 同时根据ISO11254-1激光损伤测试标准对光学破坏阈值进行了测量, 发现与其他电子束方法制备的YSZ薄膜损伤阈值结果比较, 溅射法制备的薄膜损伤阈值有了一定程度的提高。     

熔石英玻璃和白宝石晶体激光损伤的研究

研究不同实验条件对熔石英和白宝石激光损伤阈值和损伤形貌的影响 ,获得了一些有用的实验结果 ,对相应的损伤机理作了分析。同时对熔石英的抗激光加固也进行了研究。结果表明 ,激光预辐照和酸侵蚀处理使熔石英的激光损伤阈值分别提高 70 %和 80 %以上     

激光对望远系统损伤的研究

本文对激光光束通过望远系统后光束的变化进行了分析，并对６倍望远镜进行了激光损伤和破坏的实验研究，实验结果表明，激光对望远系统的损伤破坏主要是热效应所致，损伤破坏的情况与激光的能量，波长，脉冲宽度和望远系统的结构有关。     

不同工艺条件下TiO2单层膜的吸收和损伤阈值测试

利用电子束热蒸发技术在不同氧分压和烘烤温度下镀制了一系列TiO2单层膜,采用表面热透镜技术测量了样品在1064nm处的弱吸收值,并用激光损伤测试平台测量了样品的抗激光损伤阈值(LIDT)特性。实验结果表明较高的氧分压和较低的烘烤温度能显著减小薄膜的吸收值。不过薄膜在基频下的损伤阈值除了受到薄膜吸收值的影响外,还取决于基底表面的杂质密度,当薄膜吸收较大时,本征吸收对损伤破坏起到主要作用;随着薄膜的吸收逐渐减小,基底表面处的缺陷吸收逐渐取代本征吸收成为影响薄膜损伤阈值的主导因素。