全息术诊断激光产生蒸汽羽等离子体

介绍了用脉冲激光全息二次曝光法诊断Q开关钕玻璃激光脉冲与LY12铝靶(φ50×3)耦合产生蒸汽羽等离子体的原理和实验。在打靶激光脉宽约50ns,功率密度约5GW/cm~2条件下,拍摄了激光产生蒸汽羽等离子体的全息干涉图。运用Abel变换和Saha方程,对全息干涉图进行数据处理,得到对激光与物质相互作用机理研究的有用参数。     

氢-空气斜爆震波的极曲线分析

本文建立了一种以温度为单变量进行迭代,求解真实气体模型下的斜爆震波波后参数非线性方程组的方法。并通过以加热量和气流偏转角为变量,计算出对应斜爆震波角度和斜爆震波的驻定范围。对于给定的来流条件,基于真实气体模型的斜爆震波的驻定范围比量热完全气体的宽,所以在斜爆震波的计算中必须考虑热物性的影响。随着氢气和空气化学当量比的增加,斜爆震波驻定范围逐步变小。而来流马赫数越大,斜爆震波的驻定范围越大,其CJ爆震波对应的平面偏转角越小。来流初温的升高则使斜爆震波的驻定范围变宽。斜爆震波的驻定需要来流条件与斜面角度等因素的相互匹配。     

激光产生蒸汽羽的干涉研究

 根据拍摄1.06 μm长脉冲钕玻璃激光与LY12铝靶耦合产生蒸汽羽的干涉分幅照片，测出在t<50 μs空气冲击波速度约为473 m/s而蒸汽羽阵面扩散速度约为162 m/s。运用蒸汽羽等离子体的有关热力学特性方程组，得到蒸汽羽等离子体的电子密度、电子温度、电离度和吸收系数的最大值分别为N_e≈3.1×10¹⁷ cm^-1，T≈6 096 K，η≈0.014，α_(1.06μm)≈0.03 cm^-1的结果。     

激光与金属相互作用时涉及的原子分子物理问题

研究激光与金属相互作用时,烧蚀蒸汽的运动可用辐射流体力学方程描述,因此必须预先求出高温气体的状态方程,辐射吸收系数和输运系数。上述这些宏观性质,可以从原子分子结构,辐射跃迁几率和原子间相互作用势等基本参数求出。本文对所需的原子分子数据理论计算方法,以及这些数据在计算高温气体宏观性质时的应用,进行了综述。     

盘型激光焊金属蒸汽特征色调-色饱和度-亮度分析法研究

对于大功率盘型激光焊,金属焊件表面在激光束辐射下强烈汽化并形成等离子体状的金属蒸汽羽状物. 该金属蒸汽羽状物可逆向激光束传输,对激光有明显的屏蔽作用, 降低激光辐射至焊件的能量密度,影响焊接效率和质量. 因此研究金属蒸汽特征变化规律及其与焊接质量之间的关联 ,可实现由金属蒸汽特征实时监测激光焊接状态. 以10 kW大功率盘型连续激光焊接304不锈钢钢板为试验对象, 应用高速摄像机摄取金属蒸汽动态图像,将其转换至色调-色饱和度-亮度空间, 提取金属蒸汽面积、激光束受影响路径长度等相关特征量, 以焊缝熔宽的变化作为衡量焊接状态稳定性的参数. 通过金属蒸汽特征值的均值统计和方差分析,试验证明根据金属蒸汽面积和激光束受影响路径长度等金属蒸汽特征可有效地反映熔宽质量, 从而对焊接状况做出动态评估.     

激光聚变快点火机理研究

对超强超短激光等离子体相互作用和快点火机理及其物理可行性进行了理论和数值模拟研究.研制了二维和二维半粒子云模拟程序,数值模拟了超强超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传播.提出快点火穿孔速度和深度以及用于快点火的超强超短激光器的初步指标 关键词： 超强超短激光等离子体相互作用 快点火机理 粒子云模拟     

激光在铝靶中形成应力波的传播

采用两种尺寸全电极式的x切割石英压力计,测量了自由入射面加K_8玻璃窗口两种状态下不同厚度(0.5～4.0mm)铝靶背面的应力应变过程。入射激光波长1.06μm、脉宽20 ns、平均功率密度10~7～10~8W/cm~2、会聚光斑直径8mm。结果表明:激光脉宽不变时,能量密度I愈大,应力波峰压σ_(max)愈高,σ_(max)∝I~2;当I=3～7J/cm~2时,应力波峰值压力与传播距离x的定标关系为:σ_(max)∝x~(-(1.02～1.29));测得应力波形状与解析计算相吻合,证实了在上述光强范围内激光在铝靶中产生应力波的热弹性机制。     

激光烧蚀金属Al诱导发光的动力学研究

利用时间分辨的光谱测量技术,测定了XeCl紫外激光在不同条件下烧蚀金属Al诱导产生光谱线及其强度随时间的分布.结果表明：等离子体辐射光谱线由原子光谱线、一价离子光谱线及连续辐射背景光组成.Al原子光谱线的辐射强度与持续时间为最大,一价离子光谱线次之,以连续辐射背景光为最小.对激光烧蚀金属诱导发光的机理进行了探讨.等离子体中连续辐射背景光来自高能电子的韧致辐射和电子与离子的复合,原子光谱线和一价离子光谱线主要来自等离子体中电子与离子的复合.用此机理定性地解释了所观察到的实验现象. 关键词： 激光烧蚀 时间分辨光谱 辐射机理 金属Al     

汞蒸汽中利用四波和频产生125nm附近可调谐真空紫外激光

以氩为匹配气体的汞蒸汽四波和频实验中,一束泵浦光(ω₁)与汞原子6¹S₀—7¹S₀严格双光子共振,当另一束泵浦光(ω₃)在汞原子7¹S₀—9¹P₁跃迁的蓝端调频时,产生可调谐的真空紫外(VUV)激光(ω₄=2ω₁+ω₃),其 关键词：     

切向气流作用下激光对典型金属靶的辐照效应

总结了亚音速切向气流在激光辐照典型金属靶过程中所起的作用,提出气流效应主要包括增大靶与外界环境的对流换热强度;移除靶表面的熔化层,加快烧蚀速率;促进靶的氧化反应,有利于靶的烧蚀;空气动力学效应导致靶在熔化之前就可发生破裂等几个方面。对上述气流效应进行了详尽的分析,同时指出应对氧化反应及热力联合效应进行更广泛的实验研究,获得更明确的规律性认识,以便建立统一的物理数学模型,从而为实际的工程应用提供参考。     

激光引爆炸药和冲击加载铝板的数值研究

本文用一维反应流体力学程序SSS模拟研究PETN炸药的激光引爆过程。分别讨论了激光波形、窗口厚度的影响,认为激光功率密度在10~6～10~8W/cm^2时,其引爆机制主要为热机制;炸药受热膨胀是激光能量损耗的主要因素之一。此外,本文还讨论了激光引爆后,爆轰波与铝靶的相互作用。     

铝靶激光反射率的动态研究

本文分析了强激光作用下铝合金靶表面反射率的时间变化规律。利用转镜调Ｑ钕玻璃激光器和积分球装置对铝ＬＹ１２的表面激光反射率动态变化规律进行了测量，得到了功率密度在１０￣６～１０￣９Ｗ／ｃｍ￣２范围内的相应结果。同时，从金属近自由电子模型－Ｄｒｕｄｅ理论出发，对金属铝的电导率与温度变化关系进行了数值模拟，亦得到了相应的反射率变化规律，实验结果与数值模拟结果基本符合。当激光功率密度更同时（１０￣１１～１０￣１５Ｗ／ｃｍ￣２），由等离子体模型和局部热力学平衡（ＬＴＥ）理论，得到了反射率随温度变化的数值模拟结果，与国外的实验结果符合得较好。     

炸药球壳中长程绕射爆轰波的传播行为

 进行了一点引爆的塑料粘结炸药（HMX/TATB=87/7）球壳中长程绕射爆轰波传播实验。针对实验结果给出一种简便的近似计算方法,它能准确地重现炸药球壳中长程绕射爆轰波的非理想传播行为。     

脉冲激光烧蚀空气中金属靶产生等离子体的性质

当１．０６μｍ和脉宽为１０ｎｓ、功率密度为９．３×１０９ｗ／ｃｍ２的脉冲激光作用在大气中的金属靶面上时，将产生等离子体。研究了它从２００ｎｍ～８８０ｎｍ间的空间、时间分辨谱，用飞行时间诊断方法得到了等离子体中被激发的核素的速度、电子密度和电子温度等特征数据     

快点火与超强激光等离子体相互作用问题

“快点火”是近年来提出的激光聚变点火的一种新方式。它的特点是靶丸的压缩和点火分开进行：第一步由通常的多束激光对称辐照靶丸获得高密度;而后由单束超强激光（Iλ≈10^18-20Wum^2/cm^2)加热芯部实现点火。第传统的“热斑点火）比较,快点火在压缩方面具有很多优越性：大量节省驱动能量,降低了对驱动均匀性的要求,并且可以达到更高的能量增益。但是超强激光点火却涉及一些非常复杂的问题：在预压缩形成的等郭体中打洞（hole boring);在高密度燃料的边沿产生足够数量的高能量电子（MeV）,这些电子的传输加热等。文章简短地讨论了这些问题,并研究了几十kJ激光能量实现点火的可能性。     

多程放大器输出焦斑相对于靶的漂移

 对激光光路中光学元件矩阵分别施加“随机微扰”,用光线追踪程序计算光学元件几何参数失调对放大器漂的移影响。并给出漂移量的统计计算结果。     

激光束辐照下金属材料表面合金化过程中的热传输问题

本文采用积分变换法求解了在激光束辐照下涂层和基体材料中的热传导方程,并在一定的近似条件下,给出了温度场的三维、瞬时分布。以Cr—ZG45钢系统为例,进行了数值分析。     

激光辐照受载金属软化效应的数值模拟

用有限元法模拟了连续激光辐照受载金属所产生的软化效应。建立了计算软化效应的二维有限元数值模型。得到了软化效应与预载荷、激光功率密度的依赖关系。结果表明,激光产生的软化效应会大大降低金属材料的屈服阈值,且材料的软化程度与预载荷及激光功率密度有关。