ZrO2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场,分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调Q1.06um脉冲激光对ZrO2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在ZrO2单层膜损伤中的机理和过程。     

HfO2,SiO2单层光学薄膜激光预处理机理研究

ＳｉＯ2单层光学薄膜,经低于其破坏阈值的脉冲Ｎｄ3 ∶ＹＡＧ激光预处理后,薄膜的抗激光损伤阈值可达到未处理前的两倍或两倍以上[1,2],而对于ＨｆＯ2单层光学薄膜脉冲Ｎｄ3 ∶ＹＡＧ激光预处理的效果却比ＳｉＯ2薄膜有显著差异(图1所示).对于光学薄膜,激光预处理提高抗激光损伤阈值的机理已有大量研究[1,3,4,6,7],但是,还没有一个共同认可的结论.我们对这一问题也进行了理论和实验探索,得到了一些初步的结果,现报道于下.图1　单层ＨｆＯ2,ＳｉＯ2光学薄膜激光已处理和未处理效果比较1　激光破坏光学薄膜的物理过程　　要弄清楚激光预处理提…     

光学介质薄膜抗激光损伤特性的研究

采用离子束辅助沉积的方式镀制了几种介质膜料的单层膜。利用1.064μm调Q Nd：YAG脉冲激光器,对它们的损伤特性进行了研究。观察并讨论了在不同激光能量下薄膜的损伤现象,同时利用TaylorHobson干涉仪检测了薄膜表面的粗糙度变化。研究表明,在不同的激光能量下,单层HfO2薄膜出现了不同的损伤形态,且表面粗糙度随着激光能量的增加有正相关的变化;在同一激光能量下,不同工艺条件制备的HfO2薄膜有不同程度的损伤,可以得到较好的制备工艺参数;三种不同的氟化物薄膜即氟化镁（MgF2）、氟化钡（BaF2）、氟化钇（YF3）在相同的激光能量下,也出现了不同的损伤形貌,得出了损伤阈值高的薄膜是氟化钇薄膜。     

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.     

激光场强分布对类金刚石薄膜激光损伤阈值的影响

采用非平衡磁控溅射技术,在双面抛光的硅基底上沉积了DLC薄膜,基于ISO11254-1损伤测试平台对DLC薄膜进行了损伤阈值测试;计算了DLC薄膜激光场强及温度场分布,对比了激光场强与损伤阈值的关系。计算结果显示:薄膜表面激光场强增大,DLC薄膜的激光损伤阈值变低;激光场强相等时,随着薄膜厚度增加,激光损伤阈值变小。分析认为:薄膜表面激光场强增大后,激光与DLC薄膜相互作用,产生的等离子体加剧薄膜对激光能量的吸收并产生热累积,激光场强诱导sp3杂化向sp2杂化转变,致使DLC薄膜发生石墨化,从而影响了DLC薄膜的激光损伤阈值。     

基于数字全息的金属薄膜热形变测量

提出了一种利用数字全息来检测飞秒激光脉冲激发金属薄膜产生的表面热形变的方法.主要研究了2束飞秒脉冲激光在低于烧蚀阈值的条件下激发金属薄膜表面所产生的热形变.通过菲涅耳离轴数字全息,记录金属薄膜表面在激光脉冲激发前后的2幅全息图.通过数值再现得出2幅全息图的相位差分布,再由相位差分布确定金属薄膜表面产生的热形变.实验结果表明,低于烧蚀阈值的条件下,飞秒脉冲激光激发金属薄膜的表面形变主要由热效应引起,其分布可以通过热传导微分方程和热弹性理论来模拟计算,数值模拟结果与实验结果相一致.在脉冲激光与物质相互作用及利用所提方法探测光热物理参数方面可以提供理论与实验支持.     

静态磁光记录温度场的模拟

讨论磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布,导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式。由此模拟出局域瞬态温度场,在理论上确定了TbFeCo记录材料的成畴大小和形状。这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有重要的实际意义。     

脉冲激光处理硅钢片导热方程有限差分解

建立温度场的数学物理模型，采用有限差分法求解材料在脉冲激光热源作用下具有复杂边界条件温度分布，研究激光与材料相互作用的温度时空特性，对于分析材料的热吸收效应和处理硅钢片具有理论和指导意义。     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊析技术

以定量检测Al2 O3薄膜 /steel体系薄膜界面动态结合强度为目的 ,应用改进激光层裂装置 ,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波 在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移 通过应力波分析、数据处理和数值模拟 ,建立了应力波传播与衰减模型 经过应力波相关技术表征 ,建立了关于界面损伤发展的 3个阶段 :初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则 同时 ,根据应力波的到达时间和衰减方式 ,提出估计层裂面尺寸的计算方法     

磁光静态记录温度场的分布及计算

讨论了磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布，导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式，由此模拟出局域瞬态温度场，在理论上确定了ＴｂＦｅＣｏ记录材料的成畴大小和形状，这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有实际意义     

激光二极管端面泵浦激光棒热效应的解析研究

为了解决激光二极管端面泵浦激光棒引起的热效应问题，基于热传导理论，建构了热传导方程新的本征函数解，得出了激光棒内温度场与热形变场的一般解析表达式．该表达式不仅解决了由于棒内热流线径向假设造成的温场计算误差问题，而且解决了使用数值分析方法带来的计算精度不高的问题．研究结果表明，当激光二极管的泵浦功率为20W、泵浦光斑高斯半径为200μm时，掺钕离子质量分数为0．5％的钒酸钇激光棒泵浦端面具有451．2℃的最高温升和3．42μm的最大热形变量．对激光棒内等温线分布状态分析可以得出，其热流线为非径向分布．与棒内热流线径向假设计算结果对比，激光棒的最高温升值减小了30%．所得结果可以用于激光谐振腔的设计，为减小激光系统的热效应问题提供了理论依据．     

激光作用金属板材的温度场和热应力场

基于Von Mises屈服准则和弹塑性本构关系,建立了连续激光辐照金属基体材料的空间轴对称有限元模型.该模型考虑了金属材料在激光作用过程中的热学及力学性质的非线性,计算了光强为高斯分布的激光光束加热钢板时的温度场和热应力场,得到了温度场和热应力场的分布及其随时间的变化规律.通过对结果的分析,认为在激光作用前期热膨胀会造成热应力上升,而后期材料的热软化会导致塑性区域应力水平下降和其他区域应力水平增加缓慢甚至下降.有限元计算结果与已知实验结果的对比表明了有限元法的有效性.     

红外焦平面在激光告警中的应用研究

高能激光的使用,使得激光告警技术成为迫切的需要.根据激光武器的不同工作方式,以红外焦平面为基础设计了两种不同的激光告警器.分别阐述了广角镜头方式和无光学系统方式的探测机理,分析了两种告警器实现方案,并对实验结果进行比较,得出了两种告警器分别的适用范围.     

电网中激光除冰技术分析

激光除冰技术是一种非接触式除去电气设备覆冰的新技术。为了考察激光对冰块的作用情况,并为选取激光除冰的最佳参数提供理论依据,该文结合实际激光除冰情况,利用有限元分析软件建立了激光与冰块的作用模型,对冰块中瞬态温度场与应力场进行了仿真,得到了温度场与应力场分布的变化过程图、不同初始温度冰块的融穿时间曲线以及不同激光功率、不同光束直径时冰块融穿时间变化曲线。通过仿真分析,给出了激光除冰设备参数选择的具体要求,对实际除冰具有重要指导意义。     

超高功率超短脉冲发展的现状及相关科学问题

超高功率超短脉冲激光系统在其聚焦焦点附近可以实现高达1022-24 W/cm2的峰值功率输出,为强场物理实验研究,以及实验室内模拟极端环境下的天体物理条件提供了直接的实现方案.自从国际上首次提出了建造EW激光的概念,即输出总功率达到1018 W的大型激光系统后,国际上很多国家都在设计和建造大规模的超高功率超短脉冲激光系统.本文简要介绍了国际上这种规模激光系统的发展状况,并结合国内超高功率高能超短脉冲激光的发展,对超高功率超短脉冲激光系统发展中相关技术问题进行阐述.     

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.     

基于二维温度场理论的激光淬火工艺参数研究

基于激光淬火的二维温度场理论 ,通过对温度场分布公式的拟合简化 ,推导出激光淬火淬硬层理论宽度及深度计算公式 ,讨论了产生最大淬硬层深度和宽度的条件 从理论上说明了激光淬火工艺参数对淬硬层深度和宽度的影响 在对QT80 0 - 2进行的激光淬火实验中 ,淬火硬化层实测宽度和深度的实验值与理论计算值之间的误差大约为 1 0 % ,得到了令人满意的结果     

激光散斑法研究温度场分布

木文阐述了激光散斑法测位移的原理，运用富里哀变换得出了定量的数学表达式．并给出了用激光散斑法测铜的热胀系数的整个实验过程和观察结果．同时用该法测位移来研究铜棒沿长度方向温度场的分布．该方法简便、准确，灵敏度高．     

脉冲激光加热下材料的温度场研究

通过改变多种参数对单脉冲激光加热下材料温度场进行研究.     

激光场中氢原子准能级的数值计算

讨论了外激光场中氢原子修饰势的奇点。为了解Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程，提出了一种新的迭代方法，对于圆偏振情况，引进了一种旋转坐标，从而消去了哈密顿量中的时间变量，因此Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程变成定态形式。对激光场中氢原子修饰态的准能级进行了数值计算。