激光和等离子体的相互作用

一、引言激光和等离子体的相互作用,在激光核聚变和激光反导的研究课题中,都占有十分重要的位置。激光问世不久,1961年3月在苏联科学院主席团报告中提出“激光对体积不大的稠密等离子体加热到高温的可能性”。1962年发表“激光和等离子体相互作用”的研究报告[1]。1971年O.N.Krokhin作了“激      

强激光与等离子体的相互作用

强激光与物质的相互作用是个包含多方面理论和实验研究内容的课题。它涉及到物理学和力学的许多重要分支,如激光物理、原子分子物理、非线性光学、等离子体物理、热力学、爆炸力学、断裂力学、物理力学等;同时它还要求设计一些新的实验方案和寻找特殊的探测方法。因此,任何一个专门学科都不可能包罗它或代替它,这就使得强激光和物质的相互作用这一领域会以其自身固有的特点而发展。     

天线辐射梁的连续体拓扑优化研究

针对目前反射面天线苛刻的精度要求,结合天线结构其自身特殊的工程要求,本文采用了连续体拓扑优化建模方法对其进行研究。根据天线主面母线离散点位置划分相应的拓扑区域,同时考虑支撑面板和背架的重力载荷,采用RAMP法对天线辐射梁建立了优化模型,并结合天线设计要求做了修正。最后选用MMA方法对优化模型进行求解,对比修正前的优化模型,修正后的模型可以解得相对更合理的拓扑结构。     

激光干涉诊断ETC发射装置产生的等离子体射流

叙述了用光楔错位干涉与高速摄影技术诊断电热化学（ＥＴＣ）发射装置中等离子体发生器产生的等离子体射流的方法，研究了等离子体射流与毛细管几何尺寸以及电源供能的关系。该方法有助于改进电热化学发射装置中等离子体发生器的设计及其效能的提高。     

六路钕玻璃激光等离子体物理实验装置

六路钕玻璃激光等离子体物理实验装置,是中国科学院上海光学精密机械研究所为了研究高功率激光与等离子体的相互作用而研制的.从1974年开始,上海光机所在上海新沪玻璃厂和上海玻璃厂等有关单位的协同下,采用自行研制的材料、元件、器件和工艺技术研制而成的.这个装置的第一阶段目标是建立脉冲宽度为毫微秒、输出功率为2.5×10~(10)瓦/束的六路激光装置,1977年进行了一些尝试性的打靶实验,取得了一定的结果.其后,为了提高和完善装置的性能,改建成亚毫微秒脉     

六路钕玻璃激光等离子体物理实验装置

六路钕玻璃激光等离子体物理实验装置,是中国科学院上海光学精密机械研究所为了研究高功率激光与等离子体的相互作用而研制的.从1974年开始,上海光机所在上海新沪玻璃厂和上海玻璃厂等有关单位的协同下,采用自行研制的材料、元件、器件和工艺技术研制而成的.这个装置的第一阶段目标是建立脉冲宽度为毫微秒、输出功率为2.5×10~(10)瓦/束的六路激光装置,1977年进行了一些尝试性的打靶实验,取得了一定的结果.其后,为了提高和完善装置的性能,改建成亚毫微秒脉     

水下航行器通气超空泡生成与维持实验研究

超高速水下航行器通气系统工作时需采用多级通气流量.为获得通气流量的设计依据,在西北工业大学高速水洞进行了超空泡生成和维持、通气流量突变对空泡形态影响的系列实验研究.实验结果表明:生成超空泡的通气流量与维持相应空泡形态的通气流量相差很大,就本次研究所选的模型而言,前者是后者的2.616倍左右;通气超空泡生成速度与航行器速...     

连续信号激光—超声旋涡测量技术

介绍了一种新的激光超声测量技术-连续信号激光-超声旋涡测量技术。用连续波超声信号记录流场参数（速度）变化。其主要优点是：降低对超声换能器的要求;不需要高能量激光光源;可以对旋涡流场进行定量的非接触测量。     

脉冲激光等离子体与正激波相互作用的PIV实验研究

脉冲激光等离子体与超声速流场相互作用在飞行器减阻隔热、点火助燃等方面具有重要的应用价值.纹影实验方法只能定性或半定量地反映流动状态.为定量研究速度分布和旋涡结构,针对激光等离子体及其与正激波相互作用过程开展粒子图像测速PIV实验研究.在激波管实验平台上建立了纳秒脉冲激光能量沉积系统和PIV测量系统,通过定量测量,探明了激光等离子体引致的激光空气泡以及热核的流动特性,揭示了激光等离子体在正激波冲击下的流动特性与演化规律,并给出了激光能量大小和位置对相互作用过程的影响.结果表明:激光空气泡内的速度分布在激光入射方向上并不关于击穿点对称,而是在靠近激光入射方向一侧的流速略大于远离激光入射方向一侧;斜压导致热核在演化初期产生涡环,后期则由剪切主导;正激波与激光空气泡界面、热核界面相互作用时,产生斜压涡量,当激光能量为87.8 mJ、正激波马赫数1.4时,热核在正激波作用下产生的涡量比在静止空气中演化时大1个数量级;激光与正激波相互作用的关键过程是热核在正激波冲击下演化成涡环,在激波波前注入激光能量能够获得更加显著的涡环.     

等离子体点火密闭爆发器中火药燃速特性的研究

等离子体与火药的作用规律是影响电热化学发射中能量利用效率的关键因素。研制了采用等离子体点火的密闭爆发器实验系统,对单基药在等离子体作用下的燃烧特性进行了研究。结果表明:等离子体点火可以显著缩短火药的点火延滞时间;实现有效点火的电能的最低阈值低于0.05kJ/g;输入电能可以显著增加火药的燃速。等离子体对所用单基药燃速的增强效果仅体现在电脉冲注入期间,但是随着电能输入的增加,逐渐显示出等离子体注入期后火药燃速增强的趋势。     

根据散射激光辐射的多普勒频率偏移测量流体速度

本文评述了激光多普勒系统测量流体速度的理论和应用的基本原理。对信号带宽、信噪比、灵敏度和空间分辨率,计算了光学系统几何布置的最佳方案。讨论了根据散射效率和微粒跟随流动的程度选择合适的散射微粒的问题。对所求得的速度信息的类型,简短地讨论了光电倍增管多普勒电流频谱分析的各种方法。文中评述了在这一领域里已发表过的著作,并提供数据以说明用激光多普勒系统获得的信息的类型。      

激光冲击强化过程中蒸气等离子体压力计算的耦合模型

首先基于系统能量守恒条件,提出了一种计算蒸气等离子体压力的一维耦合计算模型。模型中不仅考虑了蒸气等离子体界面压力与质点速度的非线性效应,同时也考虑了界面烧蚀所致的运动速度,将蒸气等离子体的膨胀与约束介质的变形耦合。在耦合模型的基础上,采用显式差分计算程序与显式有限元计算程序LS-DYNA互相迭代求解的方法,对不同激光功率密度分布下的蒸气等离子体压力进行了计算。结果表明,计算结果与实验测量结果具有很好的一致性,证明了计算模型的合理性。     

飞秒脉冲激光冲击强化中等离子体压力时空演化规律

为研究飞秒脉冲激光冲击强化中等离子体压力时空演化规律,利用考虑电子态密度（DOS）效应的模型计算了电子热容和电声耦合系数随电子温度的演化规律,并与采用QEOS（quotidian equation of state）模型计算结果进行了对比;提出DOS飞秒脉冲激光冲击强化模型,计算得到电子温度、晶格温度、等离子体羽位置时间演化规律和等离子体压力时空演化规律,并与QEOS飞秒脉冲激光冲击强化模型结果进行了对比。结果表明：DOS飞秒脉冲激光冲击强化模型计算得到的等离子体羽位置随时间的演化规律与实验结果吻合程度更好;增加激光能量或功率密度、考虑电子DOS效应会增加电子、晶格温度和等离子体压力。

     

飞秒激光辐射纳米薄膜脱附的能量输运机理研究

从微观能量传输角度,对飞秒脉冲激光的辐射传热及其产生的金属薄膜吸附层分子脱附过程的能量输运机理进行了研究。以非平衡态传热和随机过程理论为基础,建立了描述吸附分子脱附过程的数学模型;并分别对单脉冲与双脉冲飞秒激光辐射下,金属Ru基体表面层的电子和声子的温度分布、吸附层分子CO的脱附概率分布进行了数值模拟。其结果与实验规律相符,为飞秒脉冲激光应用于微机电系统中杂质脱附提供了重要信息。     

电激励CO_2激光器中的双放电技术

引言放电CO_2激光器由于有高的效率和输出等许多优点而日益强烈地吸引着人们。这方面研制工作的进展是相当快的。最早的CO_2激光器是纵向放电,即放电方向与光轴取向一致。这种激光器的电极距离大,因此要求极高的工作电压,给实用带来许多困难和不便,于是很快出现和发展了横向放电技术,即在与光轴垂直的方向上进行放电,这就大大降低了击穿电压。但横向放电带来了     

基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振技术

本文针对逐点扫描激光多普勒非接触测振技术只能进行离散空间域振动测试的缺陷,研究了基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振新技术,实现了连续空间域的振动测试。并以简支梁为测试对象,进行了实验验证。实验结果表明:应用连续扫描激光多普勒测振技术与扫描激光多普勒测振技术获取的模态振型匹配一致,而且前者在测试时间、测试数据量及空间分辨率上都优于后者。     

辐射非平衡流的运动论研究及对气流激光的应用

本文探讨激光介质气体非平衡流的运动论处理、引进了与分子速度有关的新的增益(GMS)、发展了近似求解方法。对CO_2气流激光的算例,本理论的零级近似已较满意。其结果在整个压力范围内适用,高压时与常用的速率方程理论(RET)的结果相一致;流速为零时结果简化为气体(不流动)激光的熟知的相应关系。需要指出的是:在低压加宽常数,η<0.2时,常用的RET即使引进修正压力效应的线形因子,仍不能正确估计非均匀加宽效应的影响,例如η=0.02,ξ=0,1.0时,(?)_R/(?)_K分别约为8和20,ξ是频移参数,(?)_R和(?)_k分别是RET和本理论之无量纲辐射强度。     

激光诱导石墨等离子体羽的时／空分辨光谱的测量和分析

本文报告了在不同的ＹＡＧ激光束能流密度下（０．２Ｊ／ｃｍ￣２一３００Ｊ／ｃｍ￣２）产生的石墨等离子体羽的时间和空间分辨光谱的测试结果，并据此分析了羽的形成和发展过程，给出了可能的动力学模型及ＣⅢ，ＣⅡ和Ｃ＿２的速度和粒子数密度的变化情况．