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.     

超短脉冲激光对透明介质的烧蚀特性研究

用波长800 nm,脉宽分别为20 fs,100 fs,1 000 fs高斯型激光脉冲研究熔石英的烧蚀机制,采用一种新的模型来计算烧蚀过程中电子数密度随时间的演化,同时确定了不同情况下材料的烧蚀阈值,并分析了在这个过程中多光子电离,隧道电离及雪崩电离的作用,本文结果与以前研究结果符合得较好.     

使用非抛物线能带单光子吸附的Keldysh公式与微扰公式的比较

１引言高功率脉冲激光与介质薄膜相互作用时,可能发生多光子吸收电离．多光子吸收电离可能成为决定光学介质薄膜损伤的重要物理机制［１,２］,特别是对于实际光学介质薄膜,由于各种缺陷的存在,多光子吸收跃迁几率增大,随着入射激光波长的减小,单光子吸收电离也能发...     

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。     

超快脉冲激光对钛合金的烧蚀特性与作用机理

为探究超快脉冲激光对难加工材料的烧蚀特性与损伤机制,利用皮秒脉冲激光研究钛合金的烧蚀阈值、烧蚀形貌和作用机理。依据烧蚀面积和激光能量密度的线性关系,确定了钛合金的烧蚀阈值,通过显微镜观察分析了不同激光参数下钛合金的表面烧蚀形貌,采用雪崩电离与多光子电离详细解释了超快脉冲激光对钛合金的作用机理,并从烧蚀形貌和阈值角度划分了烧蚀区域。结果表明:钛合金的烧蚀阈值约为0.109J/cm2;在1 064nm波长下的烧蚀质量要优于532nm波长下的质量,而低重复频率能获得高质量的微结构,烧蚀中央区域材料去除更为均匀,且烧蚀弹坑形状规则,表面平滑;随着脉冲数和能量的增加,光子能量累积增多,烧蚀尺度和形貌特征愈加明显,烧蚀边界愈加清晰,说明脉冲数和光子能量累积是表面微结构诱导的关键要素之一;烧蚀区域可划分为改性区、过渡区、再沉积区和烧蚀区,在烧蚀区以多光子电离为主,在改性区、过渡区和再沉积区以雪崩电离为主。该结果可为超快脉冲激光微结构精密加工提供参考。     

超短脉冲激光烧蚀熔融硅的理论模型

在Fokker_Planck方程的基础上,对超短脉冲激光烧蚀熔融硅的机理进行分析研究,建立了雪崩电离、多光子吸收电离导致的熔融硅烧蚀机理的数学模型。其计算得出的激光能量密度和临界烧蚀阀值与实验结果很好的吻合,定量解释了超短脉冲激光对熔融硅烧蚀损伤微观过程的影响。     

飞秒激光烧蚀透明材料特性

飞秒激光的超短超强特性使它在烧蚀透明材料的机制上与长脉冲有着本质的区别,飞秒激光的烧蚀闽值由导带内的自由电子数确定,在多光子电离和雪崩电离的基础上,模拟计算出不同脉冲宽度下,融石英的烧蚀闽值。     

水导激光加工光源选型与材料蚀除研究

水导激光加工系统中光源的输出参数对其加工能力有极为重要的影响.为进一步拓宽水导激光加工的应用领域,针对光源选型问题,建立了激光与水相互作用的物理模型.利用龙格库塔方法对不同脉宽和波长的激光辐照下水中焦点区域自由电子密度的演变过程进行数值模拟计算,探究了多光子电离、雪崩电离、电子扩散以及电子重组等物理进程对自由电子密度的影响,明确了不同激光参数下水的理论击穿阈值,并进行相应的实验验证.在此基础上选取合适的激光光源进行水导激光刻划304不锈钢的实验.结果表明,合适的激光光源可以在提升激光与水射流耦合效率、降低耦合损耗的同时,抑制加工过程中形成的热缺陷,实现高质量的水导激光加工.      

使用飞秒脉冲在熔融石英中进行的三维光数据体存储

通过啁啾脉冲放大技术,产生出脉冲宽度为200fs,波长为800nm的超短脉冲激光束,将这种激光脉冲紧聚焦到融熔石英体中,在聚焦点附近通过雪崩电离和多光子电离产生高密度的等离子体,并使等离子体吸收大量的激光能量,在局部产生微爆炸,形成微小的空腔,从而在融熔石英体中记录下三维数据.实验记录了20层存储数据,使存储密度达到3.75×1010bit/cm3.     

激光电离空气的多元过程及其应用

论述了由大功率激光器引发的空气电离多元过程。阐明多光子电离和串级电离在空气激光电离中的地位及空气电离对激光阈值的要求。在此基础上，对激光电离空气在激光致僵武器中的应用和研制激光致僵武器的可行性作出阐述。     

GaN基激光器的研究进展

GaN材料作为第三代半导体材料具有十分独特的性能,其发光波段可以覆盖从红外到深紫外波段。GaN材料击穿电场强、发光效率高,使其在显示、照明、通信等领域具有非常广泛的应用。综述了GaN基激光器的发展历程及其失效和退化机制的研究进展。目前最新的蓝光GaN基激光器在3 A电流连续工作时的电压和输出功率为4.03 V和5.25 W;最新的绿光激光器波长为532 nm,在电流1.6 A时,输出功率为1.19 W。进一步阐述了GaN基激光器退化的主要表现,即随着工作时间的延长,激光器发光效率降低、光转化效率降低以及电压升高。总结了四种主要的退化模式,分别为封装退化、静电损伤、腔面退化和芯片失效。     

电场对脂肪酶紫外光谱的影响及时效性研究

目的为静电宏观生物效应作用机理提供一定的理论依据。方法用不同电场强度处理脂肪酶5 min,处理后分别在第1 d和第10 d测定电场对脂肪酶紫外光谱的影响。结果脂肪酶紫外光谱发生了明显的变化,说明电场可以改变酶的构象。结论电场强度为1.0,2.0,4.0和6.0 kV/cm时,第1 d的紫外光谱的变化幅度强于第10 d的变化幅度;电场强度为3.0和5.0 kV/cm时,第1 d的变化幅度弱于第10 d的变化幅度。     

激光清洗在金属表面处理中的应用研究进展

激光清洗可以高效去除金属表面杂质和氧化物,提高表面质量,具有无污染、对基体伤害小、清洗效率高等优点。本文综述了激光清洗在金属表面脱漆除锈、轮胎模具清洗、微型机械清洗、文物保护、去油污以及核净化等方面的应用研究进展,发现目前该领域存在的问题主要是激光清洗的机理、工艺还不够完善,对于不同的材料没有明确清洗阈值和损伤阈值之间的关系,未来应完善不同材料的清洗机制,明确清洗阈值,以实现精密高效清洗。     

利用地面大气电场和雷达资料进行雷电临近预报方法

 根据雷暴云电场特征,结合雷达等观测资料,本文提出一个利用电场幅值阈值和差分阈值方法,为进行电场测站的首次地闪的雷电临近预报方法。该方法首先判断电场是否达到设定的幅值阈值或者差分阈值。如果电场达设定阈值,认为此时测站周围云中电荷量较大,发生闪电的概率也较大,进而判断该时刻之前的雷达资料是否达到设定的阈值。如果雷达资料达到设定的阈值则发出预警;如果未达要求则继续查看下一体扫的雷达情况,直到发出预警或者电场阈值取消为止。利用此方法对2009年南京周边观测区7个站点数据进行预警检验,得到其探测概率约为80%,平均预警时间约为14min。同时,本文尝试用该预报方法对雷暴云移过测区的整个过程进行区域性雷电临近预报。结果发现区域雷电预警可以直观呈现雷暴云和闪电发生发展情况,对发生闪电潜在区域也能够直观判断,并收到较好的预警效果。区域预警不仅能实现对一个地区的监测预警,而且能对雷暴云的整个过程进行监测预警,具有单站电场所没有的优势。     

一种用于模糊判断矩阵排序的χ~2方法

根据决策者给出关于决策方案的一类模糊判断矩阵,提出了一种方案排序的χ2方法·首先,给出了关于模糊判断矩阵及其完全一致性的概念;然后,建立了一个关于求解方案排序值的最优化模型,并讨论了求解优化模型的理论依据和算法,采用该方法可以直接得到每个方案的参考排序值,并使方案的排序结果最大程度地反映了决策者的偏好;最后给出了一个算例     

ZnSe/SiO2复合材料光学吸收特性的研究

采用溶胶-凝胶原位析晶法和高温还原热处理工艺制备了ZnSe/SiO2纳米复合材料.通过吸收光谱和Z-Scan技术对材料的光学吸收特性进行了表征.在吸收光谱中,不同ZnSe摩尔分数的样品的吸收边相对于ZnSe体材料发生了不同程度的蓝移,蓝移量与复合材料中ZnSe纳米晶粒的尺寸有关,根据量子尺寸效应估算了复合材料中ZnSe纳米晶粒的平均尺寸大约为3~4 nm.利用Z-Scan技术测定了ZnSe摩尔分数为0.01和0.03的ZnSe/SiO2纳米复合材料的双光子吸收系数.ZnSe/SiO2纳米复合材料在不同强度的入射光的激发下其出射光强度与入射光强度之间的关系呈现光学限幅特征,ZnSe摩尔分数为0.01的样品的限幅阈值为5 962 GW/m2,嵌位输出值约为4 800 GW/m2,限幅的破坏阈值为12 400 GW/m2.     

激光作用下复合材料损伤的数值模拟

针对激光对纤维增强复合材料的破坏问题,在考虑复合材料细观结构的情况下,运用有限元软件ANSYS对材料温度场、热应力以及烧蚀损伤的演化进行了数值模拟.详细研究了激光参数、材料参数(如功率密度、材料热导率等)对复合材料损伤和烧蚀过程的影响.特别给出了温度场、热应力场和烧蚀场随时间的变化.研究表明考虑细观结构的模型比均匀化模型能更好地模拟复合材料的破坏.     

高栅压低漏压条件下FG-pLEDMOS的热载流子退化机理

针对FG-pLEDMOS施加高栅压低漏压的热载流子应力会使器件线性区漏电流发生退化,而阈值电压基本保持不变,使用TCAD软件仿真以及电荷泵测试技术对其进行了详细的分析.结果表明:沟道区的热空穴注入到栅氧化层,热空穴并没有被栅氧化层俘获,而是产生了界面态;栅氧化层电荷没有变化,使阈值电压基本不变,而界面态的增加导致线性区漏电流发生退化.电场和碰撞电离率是热空穴产生的主要原因,较长的p型缓冲区可以改善沟道区的电场分布,降低碰撞电离率,从而有效地减弱热载流子退化效应.     

紫外激光烧蚀SiO2多孔材料的质谱研究

运用飞行时间质谱方法，对ＸｅＣｌ准分子激光烧蚀多种ＳｉＯ２多孔结构材料而产生的团簇进行了研究，在负离子通道中得到了丰富的「（ＳｉＯ２）ｎＸ」＾－团族，实验结果表明延迟时间及材料的多孔网络结构和表面活性基团对「（ＳｉＯ２）ｎＸ」团簇的检测与产生有重要作用。