脉宽对飞秒激光辐照产生温度场的数值模拟

为了研究脉冲宽度对飞秒激光辐照金属后产生的电子和晶格温度场以及平衡时间的影响,基于双温耦合理论,采用有限元方法,考虑激光的空间和时间分布,数值模拟高斯分布的飞秒激光辐照金属表面产生的温度场.给出了双温方程及数值模型,得到金属材料中电子和晶格的温度场.结果表明飞秒激光的脉冲宽度不仅影响某一点处电子和晶格温度的上升速度和最...     

高斯激光辐照具有涂层结构的复合材料的温度场研究

基于傅里叶热传导方程,考虑有限厚材料的尺寸,利用积分变换法得到高斯激光辐照具有涂层结构材料温度场分布的解析解;分析了激光参数和材料尺寸对复合材料温度场分布的影响;使用插值法研究了材料物性参数随温度变化引起的瞬态温度场分布变化;对具有涂层的铝合金双层体试件进行了数值计算,得到了分界点热导率值.     

基于反演的电力电缆缆芯温度间接测量研究

针对电力电缆导体温度的测量,提出了一种基于有限元法的电缆导体温度间接测量方法.利用有限元法对电缆温度场进行分析计算,获取不同载荷、边界条件下的表面温度和导体温度的对应关系,再结合测量到的表面温度即可间接得到导体温度.另外,针对电缆中某些材料热参数难以标定从而影响温度场计算模型准确性的问题,本文通过对电缆内部材料的热参数值进行辨识以对模型进行校正.     

薄膜-基底式管材中脉冲激光产生的温度场

基于材料的热物理参数随温度的变化,用有限元方法对脉冲激光作用于薄膜-基底式双层管状材料时产生的温升进行了数值计算.采用铝薄膜和有机玻璃为基底的慢基底快涂层式组合,分别得到了不同时刻薄膜铝和基底有机玻璃中的温度场随径向和周向的分布曲线.计算结果表明:如果薄膜的热扩散系数远大于基底的,则基底中的温升远小于薄膜中的温升,可忽略不计;薄膜中沿周向除了激光辐照范围外,有意义的温升范围很小.     

金属材料中激光产生Lamb波的数值模拟

材料表面吸收激光辐照的能量后,产生瞬态温度场进而引起材料表面层的热膨胀,产生超声波．从超声波沿不同方向传播的特性出发,根据激光作用源的特征,建立了热弹性有限元模型,研究了激光和材料相互作用的瞬态过程,包括瞬态温度场和瞬态应力场及其分布．数值模拟结果表明：瞬态温度分布等效于体力源,其中轴向应力将产生纵波,径向应力将产生横波,激光作用在薄金属材料中激发出Lamb波．     

HgCdTe探测器在激光辐照下的温度场模拟

 当强激光辐照光电探测器时,热效应是最主要的破坏机制。探测器表面吸收激光能量导致表面温度升高。温度升高到一定程度,探测器处于非正常工作状态,输出信号失真,不能准确探测信号。而探测器的温度场分布与探测结构和材料的物理性质有很大关系。为研究探测器内部的温度场分布,本文建立了热传导模型,利用Matlab软件数值模拟了激光辐照下探测器内HgCdTe光敏元的温度场分布,并对特定外界环境条件下,激光损伤阈值与胶层的厚度和热导率的关系进行分析,研究结果对探测器激光损伤效应提供有效的理论依据,同时也有助于研究HgCdTe探测器的激光防护性能。     

脉冲激光辐照生物组织的体内温度分布及其对消融的影响

基于光致热消融理论模型,对脉冲激光作用于生物组织的温度分布进行数值求解,得到不同脉冲持续时间和辐射波长辐照下生物组织体内温度的时间与空间分布规律.探讨激光脉冲持续时间和波长因素对组织消融效果和残余热损伤的影响.模拟结果表明:脉冲激光诱导生物组织体内的温度分布对组织消融的效果和残余热损伤程度等消融特性参数有着重要的影响.     

脉冲激光辐照ZrO2薄膜剥落的研究

在得到高斯型短脉冲激光辐照光学薄膜温度分布的基础上,基于最大剪应力理论建立了光学薄膜发生迎光剥落的理论模型,得到了发生损伤的相应的应力分布。通过数值计算,分析了在短脉冲激光辐照时ZrO2薄膜的损伤情况,并计算出相应的损伤阈值。对理论计算与实验结论进行了比较,验证了理论模型的合理性。     

脉冲激光线源热弹激发超声导波的数值研究

考虑激光作用过程中材料热物理参数随温度变化的非线性效应,在两维平面内建立了平面应变有限元模型,基于热弹耦合理论数值模拟了脉冲激光线源辐照金属铝板表面激发超声导波的物理过程.数值模拟分别得到了脉冲激光线源在厚度为1 cm与0.2 mm的铝板中激发出的声表面波与Lamb波的时域波形.其中声表面波包括掠面纵波、表面横波与瑞利...     

利用双温模型理论分析飞秒激光烧蚀金过程

为了了解飞秒激光脉冲烧蚀金过程中的电子温度和晶格温度变化。利用显式有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金的过程中电子和晶格的温度场进行一维数值计算。理论研究了不同激光脉宽和电声耦合系数对金属表层电子和晶格温度的影响,同时还研究了双脉冲激光烧蚀金过程中电子和晶格温度的变化。得出激光脉冲越短,加工热效应越小,多脉冲具有热累积效应。因此,为了实现飞秒激光冷加工,应该采用单个超短脉冲降低热效应。     

连续激光辐照半导体材料的温度场

根据连续激光加热靶材的实际情况,建立了连续激光辐照半导体材料的一维物理模型。采用数值计算方法——有限差分隐格式法,利用matlab软件数值模拟了连续激光辐照半导体材料的温升过程,分析了激光参数和辐照时间对半导体材料温升的影响。结果表明：靶材温升区域主要集中在激光辐照区,靶材的温升随着激光功率密度和辐照时间的增加而升高．     

脉冲激光烧蚀氩晶体颗粒的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对氩晶体颗粒在皮秒脉冲激光照射下内部发生的传热过程以及相变现象进行模拟研究.通过记录氩原子速度和原子位置随时间的变化情况分析了颗粒内热量的传递过程,并计算了单位体积内氩原子数目的空间分布情况以及随时间的变化规律,从而分析了颗粒内部的相变过程.研究结果表明:当激光强度较低时,晶体内部仅仅发生传热过程而没有熔化发生,加入的激光能量随时间由外向内传递;当激光强度增加到足够晶体熔化的时候会发生相变,此时固液相态之间并没有明显的界面,而是存在一个纳米级别的过渡区域;当照射的激光强度增加时,过渡区域的移动速度和移动深度都将增加.     

Defects in NTD InP probed by positron annihilation spectroscopy

Two samples of high purity InP extracted from the same wafer were examined by positron annihilation spectrum analysis after having been, processed by means of thermal Neutron Transmutation Doping (NTD). Compared with the as grown sample with an average positron lifetime of 246 ps at 300 K, the high dose doped one has an average lifetime of 251 ps and the lower dose doped one 248 ps measured under the same condition, indicating that some defects have been introduced in the NTD process. Annealing experimental results show a steady decrease in the average lifetime with increasing annealing temperature up to 550°C. And a peak in lifetime curve around 500°C was observed which may be attributed to defects related structure conversion. Temperature experiments conducted on the low dose doped sample from 150K to 290 K suggest the existence of vacancy-impurity complex which have given rise to an abnormal reduction of average lifetime with increasing temperature. Also a n-type InP sample (A61) was irradiated with thermal neutrons in another reactor and the lifetime results display an increase of 15 ps. Furthermore, to study epithermal neutron irradiation effects on InP, measurements were performed on an n-type InP sample (N119) along with one p-type sample (P118) after having been irradiated with high fluence of epithermal neutrons. The former has an average lifetime of 262 ps and the latter 247 ps after irradiation. The results prove that on some occassion epithermal neutrons can produce sizable defects in InP. Foundation item: Supported by the Science Foundation of Hubei Province (203980532) Biography: WEN Xiang-e (1976-), male, Master candidate, Research direction; majar research interest is defects in semiconductor materials using positron annihilation spectroscopy.     

背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响

为了深入理解在纳秒激光烧蚀半导体材料过程中背景气压对烧蚀过程以及羽流膨胀动力学特性的影响,本文利用一维激光烧蚀和流体动力学耦合模型,对不同He气压下的纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟计算.结果表明：在氦气环境下,背景气压的变化对辐照在靶面的激光能量影响较小,因此靶面蒸发率、靶面温度和靶面烧蚀深度对气压变化的敏感程度较低;同时,背景气压的增大抑制了羽流膨胀,使羽流膨胀速度减小.计算结果和分析对于优化纳秒激光烧蚀半导体时背景环境气压具有理论指导意义.     

脉冲CO2激光高精度烧蚀熔石英玻璃

激光抛光是一种能获得超光滑表面新颖的光学元件加工方法,但抛光后表面存在残余波纹和面形畸变.激光高精度烧蚀可用于对元件表面残余波纹和面形进行修正,是一种极具潜力的修形技术.本文开展了激光高精度烧蚀熔石英玻璃的实验,验证了脉冲CO2激光通过控制重叠率可以实现高精度的局部区域均匀烧蚀,并可通过控制激光功率密度获得不同纳米量级的烧蚀深度.但实验发现激光局部区域烧蚀过程存在热累积和过烧蚀的现象.为此建立三维数值模型模拟脉冲CO2激光扫描熔石英表面的过程,对不同重叠率及不同脉冲重复频率作用下熔石英表面温度分布及演变进行分析.数值计算结果表明,重叠率过高将导致熔石英过烧蚀;在合适的重叠率下,高脉冲重复频率会导致明显的热累积.     

应用弹性振子模型模拟声表面波在金属材料中的传播过程

基于激光超声的融蚀模型,将脉冲激光源等效为垂直力源,进而作为超声脉冲的激发源,建立弹性振子模型,采用弹性点阵的模拟方法对激光超声在金属材料中的产生和传播机理进行了研究。着重研究了不同的金属材料受到理想点源激发时,所产生的超声表面波的传播过程。针对同一激发源在铝和铜介质中的不同激发效率进行对比和分析,结果发现金属铝中传播的声脉冲相比于铜介质具有更大的振幅与较快的速度。     

ZnO薄膜的制备和研究进展

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料，具有很好的化学稳定性和热稳定性，抗辐射损伤能力强，在光电器件、压电器件、表面声波器件等诸多领域有着很好的应用潜力．本文介绍了ZnO薄膜的基本性质以及喷雾热分解、脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积等制备ZnO薄膜的技术和方法，并着重介绍了在ZnO紫外受激发射和p型掺杂等方面的研究进展．     

激光烧蚀靶材蒸发波模型的气体动力学与冲量耦合系数计算

本论文在Krokhin蒸发波模型气体动力学方程组的基础上,考虑了固体靶的熔解热以及沉积在液体层中的能量,通过迭带计算求解了激光烧蚀Al、Cu、Si、Ge样品材料时蒸发波的温度、压强、出射速度以及密度等气体动力学参量;利用改进的Pirri模型,计算了短脉冲激光与靶材料相互作用过程中的冲量耦合系数,讨论了样品尺寸以及光斑大小对于冲量耦合系数的影响.     

强脉冲X射线辐射热力学效应的数值模拟

导出了一种新的基于泰勒级数展开所获得的迎光面自由面格式.利用一维应变弹塑性流体力学模型,计算了碳酚醛材料中的软、硬X射线辐射热激波衰减特性.结合实际的时间谱,计算了强脉冲X射线辐射Ly-12铝靶材所产生的喷射冲量效应,喷射冲量数值计算结果与实测结果进行了比较,两者基本一致.