硅材料在强激光作用下的二维温升模拟计算

该文考虑了材料的热物性参数在计算过程中的变化和入射激光的空间分布,采用二维模型,得到Ｓｉ材料在强激光作用下的轴向和径向温升分布,给出了表面层开始溶化的时间和激光功率密度关系,并与一维模型结果进行了比较。     

He-Ne激光折射法在矿物油温度分布测试中的应用

利用He-Ne激光在矿物油中的折射,对矿物油VG46中由金属细线加热所产生的温度分布进行了测量.经过理论计算与实验测量的对比分析,证实了测量的有效性.     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

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。     

脉冲激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的数值计算

脉冲激光诱导InP的Zn掺杂过程中，金属-半导体分界面附近的温度是影响掺杂浓度和掺杂深度的一个重要因素．确定材料的温度分布有利于合理选择激光功率、辐照时间等工艺参数使表面或界面达到预期的温度．本文分析了脉冲激光诱导InP掺杂Zn的过程，利用数值计算的方法，计算了在简化一维模型下激光辐照过程中材料的温度场分布，得到了材料表面温度、金属-半导体分界面温度与激光脉冲宽度的关系，两者都近似呈线性关系，表面温度和分界面温度相差不大，这与解析方法得到的结果基本相同．研究表明，通过数值方法给出材料中温度场分布情况，可以直接在普通的PC机上计算任意给定时刻材料表面温度和金属-半导体分界面的温度．     

激光系统的下稳定性分布

利用数值计算的方法，研究了受调制的单模行波激光器中出现的分岔和混沌，尤其是在控制参数空间中的整体分布。     

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.     

切削区温度分布研究

金属切削加工中,切削热与切削温度是一重要的物理现象,切削温度及其分布直接影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量.本文通过分析切削力和刀—屑接触长度的计算,建立了刀—屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,采用有限元法对稳态切削过程中切削温度分布进行了计算,得到了切削区切削温度的分布情况.     

连续波强激光传输的研究

进行了千瓦级连续波ＣＯ２强激光传输的实验研究，传输距离分别为５０ｍ，８０ｍ和１００ｍ，接收到的远场花样中衍射次极大出现了不连续分布。通过远场强度分布的数值模拟对实验结果进行了定性的解释。研究结果为进一步深入研究提供了有益的资料。     

激光作用下岩石内的温度分布

根据电磁波与物质相互作用的半经典理论，通过解不稳定导热微分方程，导出在激光作用下岩石内的一种温度分布，其结果可作为研究激光破岩的基础。     

强激光作用下单晶硅的热畸变特性研究

高功率激光已经广泛应用于核聚变、激光加工、激光化学以及材料处理等领域.在强激光的辐照下,由于大量光子进入材料体内被吸收,局部蓄热,因而形成较大的温度场梯度.考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了硅基板的三维温度分布和热变形,给出了硅基板温度分布和热变形跟基片半径和厚度的关系表示式以及关系曲线图.计算结果表明:温升不仅与介质的吸收系数密切相关,而且与对流换热系数有关.在激光照射的初始阶段,基片热变形量迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,热变形增加量逐步变缓.     

热容型板条激光器介质温度和热应力研究

阐述了抽运源均匀抽运钕玻璃板条热容型激光器重频工作方式下瞬态温度分布和热应力分布解析模型,进行了数值计算,并与常规稳态模式下的温度、热应力分布进行了比较分析。结果表明：热容型激光器板条介质中心温度低于边缘温度,温度梯度较小;中心应力为张应力,边缘为压应力。     

高功率准分子激光沉积类金刚石膜的热稳定性

在不同温度下(200~ 800 ℃) 将高功率准分子激光溅射方法沉积的类金刚石膜进行退火实验. 利用Raman和XPS光谱分析类金刚石膜在退火过程中的化学键合结构变化. 结果表明, 类金刚石膜是由少量的sp² C键和大量的sp³ C键组成的非晶态碳膜. 在退火温度小于600 ℃范围内, 类金刚石膜的热稳 定性较好； 退火温度高于600 ℃时, 类金刚石膜中的sp³ C键逐渐向sp ² C键转变, 当退火温度升到800 ℃时, 类金刚石膜中sp³ C键含量由 退火前的大约70%下降到40%. 可见, 高温退火能导致类金刚石膜的石墨化趋势.     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

激光辐照柱壳热应力的数值模拟

推导出激光辐照下三维圆柱壳体材料热应力分布问题的有限元计算公式,对热应力、热应变问题进行了三维有限元法的分析和编程计算,计算结果与理论分析一致.     

Z_rO_2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 Q 1. 06μ m脉冲激光对 Z_rO_2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 Z_rO_2单层膜损伤中的机理和过程 .     

连续强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,研究了强激光在大气传输过程中产生的稳态热晕效应.计算和分析了有风时稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响.结果表明,Nc越大,热晕效应越明显;在线性衰减、由横向风引起的散焦和扩散以及自聚焦的补偿的作用下,光束在垂直于风的方向上显著地扩展并聚焦;若不考虑衍射效应,准直光束在风的方向上聚焦,光斑横向尺寸扩展,且光斑分布呈月牙形.     

影响热晕效应中高能激光功率阈值的因素

从理论和数值分析两个方面研究了影响热晕效应中高能激光功率阈值的因素,得到了高能激光的功率阀值与激光束波长的平方成正比,与空气流动速度成正比,与吸收系数成反比的结论.     

激光局部氮化改善取向硅钢磁畴结构分布

采用激光氮化方法(LN方法)对取向硅钢表面进行局域线状氮化处理,引入气态氮作为合金化元素,研究了激光工艺参数对硅钢表面氮化物形成的影响·对传统观察磁畴的方法进行了改进,研制了一种新型的Fe3O4磁流体,这种磁流体不仅能进行适时观察磁畴结构,而且还实现了带膜磁畴观察·利用XPS方法及Fe3O4磁流体磁畴观测方法对处理后的样品进行了检测及磁畴观察·结果表明:通过控制激光工艺参数可实现取向硅钢的激光氮化,在取向硅钢表面生成了Fe4N和Fe3N两种氮化物;氮化处理后,硅钢片的磁畴结构有所细化,从而可以改善取向硅钢的性能,降低取向硅钢的铁损;氮化样品经600℃,...     

355 nm YAG皮秒脉冲激光晶化非晶硅薄膜的研究

 使用355 nm YAG皮秒脉冲激光对250 nm厚的非晶硅薄膜进行激光晶化的研究,并利用金相显微镜、拉曼光谱和X射线能谱（EDS: energy dispersive spectrometer）等对晶化样品进行了分析。结果表明：随着激光脉冲能量的增加,完全熔区和部分熔区的宽度均明显增大。在所研究的脉冲能量范围内（15 μJ—860 μJ）,所有样品的完全熔区的拉曼光谱均无非晶硅或晶体硅的特征峰,而位于完全熔区边缘的部分熔区的拉曼光谱却显示出晶体硅的特征峰,这可能是因为完全熔区接受到的激光能流密度过大,造成区内绝大部分非晶硅薄膜气化蒸发。这个推测进一步得到了X射线能谱分析结果的证实。X射线能谱分析结果表明,完全熔区的成份主要是玻璃与硅反应生成的硅化物,其表面被二氧化硅层所覆盖。