强脉冲激光烧蚀铝靶深度历史的蒸发凝结法模拟

为避免考虑强脉冲激光烧蚀过程涉及的复杂物理问题,提出一种用蒸发和凝结理论计算烧蚀坑深度历史的方法。给出了一定靶面压力和温度历史下的烧蚀深度历史计算公式,分析了脉冲宽度对计算准确度的影响。用该方法计算了脉宽为20 ns,波长为1.06μm,峰值强度为500 MW/cm2的脉冲激光烧蚀铝靶过程中光斑中心靶面烧蚀深度的历史,计算结果与文献符合良好。激光脉宽越长,该计算方法越有效。     

激光脉宽对椭偏光驱动的原子次序双电离的影响

利用经典模型,研究了激光脉宽对椭偏光驱动的Ar原子次序双电离(SDI)的影响.结果发现,二价离子动量分布强烈地依赖于激光脉宽.随激光脉宽增加,离子动量分布从二带结构变为四带结构,然后又变为六带结构.向后分析双电离轨迹既显示了椭偏光驱动的原子次序双电离中的亚周期电子出射现象,又表明带状结构随激光脉宽的演化取决于第二个电子电离时间随激光脉宽的变化.     

脉冲宽度对短脉冲激光诱导材料损伤研究

多光子离化和雪崩离化是激光诱导薄膜材料损伤的主要机理,但足其各自起到的作用随激光脉宽的变化是不同的.本文基于Stuart等人的电子密度演化方程,运用数值模拟方法,研究了单脉冲激光作用下熔融石英中电子密度的演化过程;讨论了脉宽对阈值功率密度和薄膜损伤阈值的影响,脉宽对多光子离化和雪崩离化的影响.     

超宽谱电磁脉冲脉宽变化对无线电引信的影响

为了得出超宽谱电磁脉冲脉宽对无线电引信的影响与作用机理,选择某型集成电路米波无线电近炸引信,给出了研究所需的试验设备和试验方法,通过变换超宽谱脉宽对无线电引信进行辐照,得出了脉宽变化对无线电引信的影响,并确定了被试无线电引信在不同脉宽下的发火阈值.最终得出超宽谱电磁脉冲与无线电引信的作用主要是通过"后门"的方式耦合进入的.超宽谱电磁脉冲脉宽的变化对引信有很大的影响,超宽谱脉宽越窄,对引信的影响越大.     

激光与砷注入碲镉汞的相互作用

利用YAG脉冲激光器 (脉宽为 1 0ns,波长为 1 .0 6μm )对砷注入长波碲镉汞样品进行激光退火 ,分析不同能量密度的激光光束退火所引起的样品表面电学性质的变化 .激光能量密度越大 ,激光退火的效果越明显 .要达到理想的退火效果 ,样品表面需处于熔化状态 ,重新组织晶格结构 .     

核运动对H2+和D2+谐波截止区域强度的影响

理论研究了不同激光条件下H2+和D2+谐波截止附近区域强度的变化. 结果显示，在低激光强度下，当采用短脉宽激光场时，H2+谐波强度大于D2+谐波强度. 随着脉宽增大，D2+谐波强度增强并且大于H2+谐波强度. 在高激光强度下，当采用短脉宽激光场时，虽然H2+谐波强度依然大于D2+谐波强度，但其强度差比低激光强度时有所减小. 当采用长脉宽激光场时，D2+谐波强度大于H2+谐波强度. 理论分析表明，不同尺度的核运动是导致H2+和D2+谐波辐射强度不同的原因.     

飞秒激光参数对三态梯度型分子态布居数的影响

 利用含时波包法研究并且首次量化了强飞秒泵浦-探测激光场中泵浦场强、泵浦波长和脉宽对三态梯度型K₂分子态布居数的影响。泵浦场强、泵浦波长和脉宽影响Rabi振荡,而Rabi振荡的变化又导致了基态和激发态布居数周期性变化。量化这3个激光场参数对激发态布居数的影响验证了此周期性变化规律,表明变化频率随着泵浦场强和脉宽的增大而变化。研究表明调节激光场参数可实现对态布居数的选择性分布,可以为实验上实现分子的光控制提供重要参考。     

含分布式内热源复合平板等效导热系数模型

复合材料广泛应用于能源工业等诸多领域，其等效导热系数是预测复合材料温度分布的关键参数。现有复合材料等效导热系数模型的分析对象大多不含内热源，对于核反应堆燃料等含分布式内热源复合材料的等效导热系数的研究还不够深入。该文针对含分布式内热源两相复合平板的导热问题，推导了预测其平均温度的等效导热系数理论模型，通过与无内热源情况对比，分析了内热源分布等因素的影响规律。将内热源随机分布对平均温度的影响分解为均匀分布加扰动的形式，分析了内热源偏离均匀分布时对等效导热系数的影响。结果表明：在一定条件下(如内热源分布较分散),内热源非均匀分布对平均温度的影响较小。研究结果可为今后研究核反应堆燃料的等效导热系数奠定基础。     

激光注入锁定技术压缩线宽的研究

本文采用多模激光振荡的半经典理论,分析了在注入锁定时腔内各纵模与注入信号间的作用关系.用连续的Nd:YAG激光器产生的单纵模激光信号,注入高增益调Q非稳腔激光器中,实现了注入锁定,获得了脉宽为20ns、峰值功率为10.5MW的傅立叶变换极限的单纵模激光输出.     

烧结钕铁硼激光打孔工艺影响分析及参数优化

探讨分析工艺参数对激光打孔烧结钕铁硼(NdFeB)磁性材料的影响。对烧结钕铁硼进行激光打孔试验,运用正交试验探讨电流、脉宽、频率、离焦量及氧气气压对打孔质量的影响,分析得出激光打孔烧结钕铁硼的最佳工艺参数。结果表明:离焦量、电流、脉宽为影响打孔质量的主要因素,频率及氧气气压为次要因素,最优工艺参数组合为电流95A、脉宽0.6ms、频率140Hz、离焦量0mm、氧气气压0.4MPa。采用此最优参数可加工出质量较好的孔。     

脉冲热流作用下球体内的非傅立叶热传导

分析了球形物体表面遭受一随时间变化脉冲热流时的双曲型非傅立叶热传导问题．给出了此类超急速传热情形下的热传导方程、边界条件及初始条件的无量纲形式,采用Ｌａｐｌａｃｅ变换技术,求得了任意时刻球体内部温度分布的解析解．作为算例,计算了方波脉冲这类随时间变化热流作用下球体内的温度变化,结果表明,该类超急速热传导问题与常规的傅立叶热传导相比具有明显不同的特征     

纳秒强激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

为研究强激光对金属表面的破坏效应,文中利用热传导理论和相变的等效温度处理方法,建立了激光烧蚀金属过程的二维计算模型,并利用有限元分析方法对纳秒单脉冲强激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光辐照下铝靶烧蚀形状和温度场分布特征. 结果表明,在激光单脉冲能量一定的情况下,脉宽越长,烧蚀形状愈加细长;大光斑的烧蚀半径要小于光斑尺寸,且光斑增大到一定程度后烧蚀半径因功率密度下降而减小.     

Experimental and theoretical study on rapid transient nucleated boiling

A laser heater has been used to impose a pulsed high power laser beam on a metal film inunersed in liquid to generate a very high rate of temperature rise up to 9.3 × 106K/s in the metal film. The rapid transient boiling phenomena have been observed and the temperature variations in the metal film have been measured. Theoretical calculations have been carried out with the fluctuation nucleation theory and the heat conduction theory to compare with the experimental results, and some results are reported.     

高能脉冲激光作用下材料表面温度场

以激光材料处理为背景,通过在高能脉冲激光照射下材料表面温度变化的实际研究,测量了在这种高能量、短脉冲、温度变化率极大的情况下材料表面的温升速率和温度变化规律,并且结合实验条件对２种不同的导热模型进行了数值模拟。实验结果显示当激光脉冲宽度较大时,实验结果和傅立叶导热模型的计算结果很吻合。随着激光脉冲宽度的减小,实验结果逐渐偏离傅立叶导热模型,而与双曲导热模型比较接近,同时出现了“二次升温”等非常规现     

超快激光切割金属材料中快速相变的数值模拟

采用二维双温度模型对多脉冲激光照射金薄板的相变传热情况进行研究，通过等效比热容方法确定固液界面的位置并研究了激光参数对传热过程的影响。结果表明，当激光垂直照射金薄板时，表面整体温度不断上升，而在脉冲间隔时间内略有下降，但温度的峰值相比激光作用的中心有延迟。随着激光的移动，激光照射点处的温度会出现一个峰值，之后会回落。激光作用时间内热影响区的横向变化比纵向大，移动光源向内部的热传递占主要作用，脉冲间隔时间内，热影响区的纵向变化比横向大，金薄板内部导热占主要作用。随着激光的照射，熔化状态横向不断增加的同时，熔化的深度也在不断增加。提高入射脉冲激光能量，会导致熔化的时间提前且熔化深度增加。     

简谐温度边界条件下金属薄膜中的热响应

从金属中电子-声子相互作用的抛物两步热传导模型出发,利用非经典的双相迟滞热传导方程,推导出了金属薄膜温度响应的拉普拉斯变换解,并利用黎曼和近似的方法得到了其拉普拉斯逆变换解,通过对几种膛代表性的温度响应算例进行分析,讨论了在微时间和微空间尺度条件下金属薄膜的热响应特征,计算表明,不同的特征参数B预示着不同的热响应温度和热传播速度,热传播速度随B的增大而加快,当B大于等于0、小于等于0.25时,絷响应温度随B的增大而减少;当B大于0.25时,热响应温度随B的增大而增加。     

Influence of size effect and boundary conditions on temperature overshooting in nanoscale thermal conduction

The temperature overshooting phenomenon in one-dimensional nanoscale heat conduction in thin films is studied for various boundary conditions.The results show that when ballistic heat transport strongly affects the heat transport process,temperature overshooting is more likely to occur.A sudden increase of temperature on only one surface of a thin film cannot trigger temperature overshooting,while symmetric boundary temperature perturbations lead to the largest temperature overshooting.Twodimensional heat conduction is also studied in a nanoscale area.The analytic results show that Fourier’s law may severely underestimate the temperatures in nanofilms as well as in nanoareas when temperature overshooting occurs.     

Non-Fourier heat conduction study for steady states in metallic nanofilms

As a fundamental theory of heat transfer, Fourier’s law is valid for most traditional conditions. Research interest in non-Fourier heat conditions is mainly focused on heat wave phenomena in non-steady states. Recently, the thermomass theory posited that, for steady states, non-Fourier heat conduction behavior could also be observed under ultra-high heat flux conditions at low ambient temperatures. Significantly, this is due to thermomass inertia. We report on heat conduction in metallic nanofilms from large currents at low temperatures; heat fluxes of more than 1×1010 W m 2 were used. The measured average temperature of the nanofilm is larger than that based on Fourier’s law, with temperature differences increasing as heat flux increased and ambient temperature decreased. Experimental results for different film samples at different ambient temperatures reveal that non-Fourier behavior exists in metallic nanofilms in agreement with predictions from thermomass theory.     

超快脉冲激光烧蚀过程中的靶材温度分布

讨论了超快脉冲激光烧蚀靶材时的烧蚀特性及激光频率对温度分布的影响．从包含热源项的导热方程出发，详细研究了在纳秒级脉冲激光作用下单次脉冲和多次脉冲时靶材表面温度的变化规律．结果表明，用超快脉冲激光制膜可以有效地减小烧蚀期间靶材温度的大幅度波动．从而为克服传统PLD制膜技术上的制膜厚度的不均匀及大颗粒粒子的产生从理论上提供了依据。     

生物组织中异常热源信息获取方法

为通过相对简单的热传递模型建立表面温度分布与内部热源之间的关系,从生物传热理论出发,研究了内热源影响下的组织表面温度分布,实现了在表面温度分布已知的情况下得到内部热源的相关信息.基于傅里叶定律和能量守恒定律建立了具有内热源的组织导热微分方程,通过求解微分方程推导出组织表面温度分布与内部异常热源之间的组织传热模型,采用有限元分析方法对该模型进行模拟计算和数值分析.考虑了两种不同情况下的组织内部异常热源信息的获取,所得结果(1.64 cm、1.56 cm、1.55 cm和0.78 cm、1.64 cm、2.55 cm)与根据热断层成像技术估测所得的热源深度(1.6 cm和0.8 cm、1.6 cm、2.5 cm)十分接近,验证了模型的可行性与准确性.