热效应对克尔自锁模激光腔的影响

讨论了克尔透镜锁模激光腔中热效应对锁模的影响，用数值解法给出了存在热效应时腔中光斑半径随归一化功率的变化曲线。同时给出了存在热效应时光斑半径对归一化功率的相对敏感度参数。     

高功率LD阵列泵浦激光器小型化研究

为满足一些武器装备对激光系统小型化及输出激光光斑均匀性较高的要求,通过设计LD侧面对称半环状泵浦的泵浦方式,使得输出的激光光斑形状基本为圆形,激光光斑的均匀性有了较大提高.采用凹面全反射镜补偿热效应以及设计紧凑激光谐振腔型,在注入电流60 A、频率为20 Hz时,得到平均单脉冲能量为96 mJ (脉冲能量波动小于6%)、脉宽为10 ns、发散角为3 mrad的近似圆形激光输出,激光系统在高温50℃时工作稳定.     

金属卟啉化合物激发态折射与激发态吸收增强瞬态热折射竞争研究

应用激发态吸收增强瞬态热折射理论结合激发态折射理论研究了新型锌卟啉化合物Zn-porphyrin 中激发态吸收增强瞬态热折射与激发态折射间的相互竞争. 样品在不同脉宽激光激发下呈现自聚焦-自散焦间的转化. 当入射激光脉宽为4 ns时,激发态折射占主要地位,样品呈现自聚焦性质;当入射激光脉宽为8ns时,激发态吸收增强瞬态热折射占主要地位,激发态折射占次要地位,样品呈现自散焦性质. 关键词： 金属卟啉化合物 激发态折射 瞬态热折射     

生物组织电穿孔中的热效应研究

本文对生物组织电穿孔中的热效应问题进行了计算研究。结果表明生物组织电穿孔过程中,选用不当的脉冲电压参数,会对组织造成严重的热损伤。若采用相同的烧伤阈值来描述热损伤范围,则相同电脉冲参数条件下在体组织比离体组织受到的热损伤更大。     

超流氦浴中的热波传热研究

热波传热机制是超流氦传热非常重要的一个方面.在小热流密度的情况下,超流氦中的热波完全保持加热热流的波形,热量的传输完全靠热波来完成;随着热流密度的增加到一定程度,会在超流氦浴中激发量子涡旋.量子涡旋使热波发展成为热激波.在开放氦浴中,热波的波形不同于狭窄通道里的热波,在热波的尾部会出现一个冷却波;并且随着加热时间的变化,冷却波的形状和幅度会发生很大的变化.运用二流体模型和涡旋方程对超流氦中的热波进行了计算,实验结果与计算结果吻合得较好. 关键词： 超流氦 热波 量子涡旋 热激波     

Laser-induced thermal stresses on steel surface

In laser heat treatment of steels, a thin surface layer of austenite forms during heating and subsequent phase change process in the cooling period. However, thermal stress develops due to high-temperature gradient attainment in the surface vicinity which in turn results in microcrack development at the surface. The present study is carried out to compute the temperature profiles due to step input pulse laser radiation and determine the resulting thermal stresses. The study is extended to include three-step input pulses having the same energy content. This provides the comparison for the influence of the pulse length on the resulting thermal stresses. To validate the theoretical predictions, an experiment is conducted to irradiate the AISI 4142 steel surface by an Nd–YAG laser. Microphotography and EDS analysis of the heated regions are carried out. It is found that considerable thermal stress is eveloped at the workpiece surface due to attainment of high-temperature gradient in this region. In addition, microcracks are observed at the surface of the irradiated spot.     

短脉冲激光对硅基探测器的热作用模型选择

从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发,通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10,1．0,0．1,0．01 ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化;讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明:脉宽小于或等于100 ps的激光作用于硅材料时,表层温度上升缓慢,会发生载流子效应,非傅里叶模型可以合理地反映这种现象;对于一般材料,载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间,此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。     

在瞬态自动测量仪上用脉冲法测量材料的热物理系数

简述了热物理性质瞬态自动测量仪的结构和原理，应用该仪器采用脉冲法测量了材料的热扩散系数和热导率。     

放电过程中脉冲磁体的热传导

 对脉冲磁体放电过程中的热传导进行理论分析与实验测试,结果表明：对于短脉冲磁体,采用绝热模型与考虑热传导后的模型所得计算结果相近,并且二者均与实验测量得到的结果相符;对于长脉冲磁体,由于热传导时间相对较长,绝热模型计算得到的温升与考虑热传导后模型得到的温升有较大差别。通过理论分析可知：无论是短脉冲磁体还是长脉冲磁体,放电过程中的热传导只对磁体温升分布有较大影响,而对磁场波形则几乎没有影响。     

激光辐照下皮肤组织光热响应有限元分析

为了更好地选择临床激光医疗曝光参量,采用有限元数值计算方法,模拟了脉冲激光与连续激光对人皮肤组织的光热作用及导致的温度变化效应,比较了两者的不同,得到了热响应时间及热弛豫时间与组织深度的关系,即组织越深(0～60 μm),其热响应时间(0～4 ms)与热弛豫时间(0.4～12.1 ms)越长;分析了激光脉宽长短对组织升温的影响;建立了评价脉冲间热损失的评价函数δ,并以此对脉冲间隔的选取作了探讨.     

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。     

半绝缘GaAs光电导开关的瞬态热效应

实验用波长1064 nm,触发光能为1.0 mJ的激光脉冲触发电极间隙为4 mm的半绝缘GaAs光电导开关,当光电导开关的偏置电压达到3800 V时,开关进入非线性(lock-on)工作模式,在偏置电场和触发光能不变的条件下,开关输出稳定的非线性电脉冲,1500次触发后GaAs开关表面出现因丝状电流引起损伤的痕迹.分析认为:在一定触发光能和电场阈值条件下,开关芯片内存在两种瞬态热效应:热弛豫效应和光激发电荷畴-声子曳引效应.热弛豫时间很短,在皮秒甚至亚皮秒量级,热弛豫过程导致了热传导的弛豫行为;当光激发电荷畴以10⁷ cm/s的速度从阴极向阳极渡越时,在这两种效应的作用下使得开关芯片瞬态温度变化发生了弛豫振荡现象.光激发电荷畴-声子曳引效应在位错运动方向上传播,声子流携带的热能集中在移动的平面内,使得移动区域温度升高,移动轨迹经多次叠加累积呈现出丝状的损伤痕迹. 关键词： 半绝缘GaAs光电导开关 热弛豫效应 光激发电荷畴-声子曳引效应 丝状电流     

室温下金属中电子格林艾森常数的测量

在室温条件下用自己研制的超快电子衍射实验设备精确测量了金属铝的电子格林艾森常数(γ_e).当飞秒脉冲激光瞬间加热铝膜时,电子和晶格对固体热膨胀的作用在时间域上是不同步的,借助于超快电子衍射实验设备的高时间分辨能力,可以摆脱以往测量非磁性金属材料时低温的限制,在室温条件下,实验通过直接观测瞬间加热的铝膜中电子和晶格对热膨胀的不同贡献得到电子的格林艾森常数. 关键词： 格林艾森常数 超快电子衍射 晶格热运动 电子热运动     

激光辐射致热单层薄膜温度响应

用热传导方程计算了在脉宽10ns、波长1.06μm的激光辐射下,TiO_2单层膜的温度场分布.结果表明:膜层的热参数增大,其峰值温度明显降低,而基板热参数变化对膜层温度响应影响很小,温度场分布由电场分布决定,1/4波长薄膜的峰值温度低于半波长薄膜的峰值温度.     

Pump pulse characteristics of quasi-continuous-wave diode-side-pumped Nd:YAG laser

The influence of pumping laser pulse on the property of quasi-continuous-wave (QCW) diode-side-pumped Nd:YAG laser is investigated theoretically and experimentally. Under remaining a fixed duty cycle, the average output power increases, and the corresponding thermal focal length shorten with the increase of the pump pulse duration, which attributes to the decrease of the ratio of pulse buildup time to the pulse duration. At a pump power of 146 W, the laser output power changes from 65.1 W to 81.2 W when the pulse duration is adjusted from 150 μ s to 1000 μ s, confirming a significant enhancement of 24.7%. A laser rate equation model incorporating the amplified spontaneous emission is also utilized and numerically solved, and the simulated results agree well with the experimental data.     

GaAs PIN二极管电热特性

通过T-CAD软件建立了PIN二极管的电学模型和热学模型,模拟了PIN二极管的稳态与瞬态特性。研究了PIN二极管器件在正反偏压和脉冲电压下的电学特性及热学特性,讨论了PIN二极管的I层厚度与温度的关系,模拟得到了不同I层厚度的稳态与瞬态响应曲线、得到了与器件内部温度的关系。模拟结果表明:随着I层厚度的增加,器件内部最高温度增长减慢,器件内部最高温度区由结区位置向器件的中间位置移动。     

热膨胀动态过程的直接观测及其机制

 本文采用0.1 μs脉冲CO₂激光快速加热厚度为微米量级的铝箔、康铜箔、氮化硼片样品，并使用参考激光束造成单缝衍射。然后，通过光电转换装置，实现长度、光强、电压的转化过程，来观测物体被快速加热时，热膨胀量随时间的变化情况。首次直接观测到了热膨胀的动态过程并摄下了膨胀的弛豫曲线。在此基础上就铝样品考察了弛豫时间与样品长度的关系。最后，对热膨胀动态过程的机制进行了讨论。     

皮秒和纳秒单脉冲激光加热Al/NC复合纳米含能材料的热动力学分析

对纳米金属颗粒复合含能材料这一新兴体系的单脉冲激光作用的热动力学过程进行了理论分析. 推导了分散在介质中的纳米金属颗粒吸收脉冲激光能量的瞬时功率密度. 从热分解机理出发对纳米金属铝复合硝化纤维(Al/NC)薄膜吸收脉冲激光能量过程以及伴随着放热化学反应的热点热量传播过程进行了数值模拟,计算了不同质量分数的Al/NC薄膜样品分别在100ps,10ns,25ns脉冲激光作用下的化学反应直径. 计算结果与实验数据相比较,表明了热分解基本符合10ns,25ns脉冲激光引发含能材料反应的机理,但它并不符合100ps 关键词： 热分解 化学反应 脉冲激光 含能材料     

基于热键合技术的Cr~(4+):YAG被动调Q固体激光器实验研究

为获得一体化ns脉冲固体激光器,设计了一种Cr4+∶YAG被动调Q的激光器,将Cr4+∶YAG和Nd∶YAG热键合到一起,并在两端直接镀膜构成F-P激光腔。实验中用光纤耦合的激光二极管端面泵浦激光晶体,实现准连续的激光脉冲输出。针对实验中存在的热透镜效应,设计了一散热片,并对风吹和散热片的实验结果进行了对比。实验证实了设计的可行性,并实现了激光器的稳定运转。     

Thermal- and Spectral-Characteristics of High-Power Quasi-Continuous Wave 940-nm InGaAs Diode Laser Arrays

Experimental results of the thermal and spectral characteristics of a monolithic stack of high power quasicontinuous wave 940-nm InGaAs linear laser diode arrays have been evaluated. Thermal resistance as the most important thermal parameter characterizing a high-power laser diode package was obtained using the temperature rise measured directly by a thermo-camera. A new simple and convenient technique to measure a spectral transition of the emission from laser diode arrays is proposed. Spectral chirping due to the transient thermal power dissipated during the laser pulse was observed as a time-evolution of the spectral profile; it gave a comprehensible image of the chirping behavior. Comparing the temperature rise in the diode junction with the thermal simulation, it was determined that the thermal shift of central wavelength dλ/dT was 0.21 nm/°C. Detailed performances were identified for pumping a Yb³⁺ doped crystalline laser, and it was verified that the laser diode arrays were satisfactory to meet pumping source requirements for coupling to Yb³⁺ absorption linewidth.