光束变换环形孔径有源激光谐振腔模式的数值模拟

建立了燃烧驱动环柱型高能化学激光器环形增益介质的五种分布模型,使用差分和积分相结合的方法计算了束变换环孔腔在不同增益分布和折射率分布时的模式特征,研究了增益分布和折射率分布对束变换环孔腔输出性能的影响,结果表明束变换环孔腔在不同的增益介质及折射率分布情况下,仍然可以保持良好的输出光束质量,很高的提取效率,在化学激光器增益流存在激波扰动的情况下,输出光场的施特雷尔比仍达到0．8991,同时腔镜上光强分布较为均匀,可以避免镜面因热应力分布不均匀而造成镜面变形和破坏。该腔不但适用于高能化学激光器,也可以用于高能固体激光器,起到克服固体增益介质热畸变与热应力的作用,可获得优良的输出光束质量。     

利用1 064 nm激光预处理提高pickoff镜损伤阈值

 激光预处理是提高光学元件损伤阈值的有效方法之一。利用输出1 064 nm基频激光的SAGA激光器,采用光栅刻线式扫描的方式对镀多层高反物理膜的pickoff镜进行了能量周期递增的预处理,验证激光预处理对其损伤阈值的提高效果。结果表明：零几率损伤阈值平均提高38.8%,而50%几率损伤阈值提高了7.6%,经过激光预处理后pickoff镜抗损伤能力较处理前有了一定提高。     

利用1 064 nm激光预处理提高pickoff镜损伤阈值

激光预处理是提高光学元件损伤阈值的有效方法之一。利用输出1 064 nm基频激光的SAGA激光器,采用光栅刻线式扫描的方式对镀多层高反物理膜的pickoff镜进行了能量周期递增的预处理,验证激光预处理对其损伤阈值的提高效果。结果表明：零几率损伤阈值平均提高38.8%,而50%几率损伤阈值提高了7.6%,经过激光预处理后pickoff镜抗损伤能力较处理前有了一定提高。     

强激光作用下水冷硅镜沟槽参数的模拟分析

采用ANSYS有限元软件详细地研究了强激光作用下水冷硅镜的沟槽结构对镜面温升和变形峰谷值的影响。结果表明：水冷硅镜的沟槽结构对镜面变形峰谷值有很大的影响。在水流量一定时,沟槽宽度越小,镜面热变形和温升越小;在水流量和沟槽宽度一定时,沟槽越浅,镜面热变形越小,沟槽深度对镜面温升影响不明显。对于水冷镜,沟槽尺寸越小效果越好。对于高功率激光器而言,水冷镜沟槽尺寸一般采用几百mm~1 mm为宜。     

薄层物料受激光脉冲热作用的数值模拟

有别于传统的将加热光源作为第二类边界条件的传热计算方法,考虑到激光与薄层多孔材料热相互作用,将激光加热处理为在被加热物料内沿光程按指数规律衰减的内加热源.考虑到薄层多孔材料在大功率微秒脉冲激光作用下可能会出现极为明显的非傅立叶效应,采用非傅立叶导热的双曲型模型描述多孔材料内的传热过程,并用有限差分方法对其进行数值求解,重点分析并讨论了薄层多孔材料的非傅立叶导热现象与物料的光学性质之间的相关关系.     

基于随机模拟算法的激光辐照固体材料的温升研究

热传导方程的复杂性给研究激光热损伤等问题带来了困难。随机模拟算法将热传输看成是随机的化学动力学过程,算法容易实现,适用于复杂系统随时间变化的模拟。以固体硅为例,利用该算法计算了高斯激光辐照硅表层的热传输过程,对比了传统计算方法,应用该算法探讨了吸收系数对热损伤的影响问题。计算结果表明,算法的模拟结果符合激光辐照固体材料的实际规律,可作为一种激光辐照固体热传输过程的研究方法。应用结果显示:激光辐照初期,材料的热损伤与波长有依赖关系,吸收系数较小的材料能减小对基底的热损伤概率;激光辐照后期,减小吸收系数对热损伤的影响不明显。     

飞秒激光多脉冲烧蚀镍钛合金的数值模拟

为了研究飞秒激光多脉冲累积效应对镍钛合金材料的影响,通过考虑多脉冲之间的时间间隔改写激光光源项,利用改进的双温模型,采用有限差分法,对飞秒激光三脉冲烧蚀镍钛合金的温度场分布进行数值模拟,得到了电子和晶格温度随时间和烧蚀深度的演化规律.分析了多脉冲累积效应的内在机理;讨论了三脉冲条件下不同参量对电子和晶格温度的影响.结果表明:镍钛合金在飞秒激光三脉冲的作用下,电子有3个递增的峰值温度,相比单脉冲的作用,三脉冲使电子和晶格温度明显升高;多脉冲的时间间隔直接影响多脉冲的累积效应;脉冲宽度影响电子的峰值温度和达到峰值温度所用的时间;激光能量密度影响电子和晶格的温度;电声耦合常量对电子与晶格的耦合时间和电子晶格的平衡温度也有重要影响.     

数值模拟激光加载L_2铝板材高速成形瞬态响应

采用ABAQUS有限元仿真软件对激光加载L2铝板材高速成形进行数值模拟,研究了单脉冲激光冲击下成形的瞬态响应过程,获得了激光加载冲击成形过程中位移、速度、应变及应变率等特征量的变化特点.模拟表明,冲击后靶材中心区域发生明显塑性变形,变形截面呈锥形.高速成形过程中,金属板材首先发生振荡幅度非常大的快速弹性变形,其后进入减幅振荡直至静态,激光冲击成形时间在毫秒量级.板材不同节点的位移变化趋势相同,靠近中心区域位移大,边界区域位移小.成形中板材的中心区域速度最大达3 700m/s,变形过程前2μs内应变率急剧变化,最大达104~105 s-1量级.     

靶结构对烧蚀模式激光推进效应影响的数值模拟

 强激光辐照于固体平面靶产生高温、高压等离子体喷射,进而对固体靶产生力学推进效应,这是烧蚀模式激光推进的基本原理。采用针对高温气体（等离子体）电离度的一种近似计算方法,以及具有五阶精度的广义Godunov差分格式-加权本质无振荡格式WENO（Weighted Essentially Non-Oscillatory Schemes）,对强激光烧蚀固体靶产生等离子体喷射推进效应进行数值模拟。计算了固体靶面横向尺寸与激光光斑大小对推进效应影响的耦合关系,以及不同靶面结构烧蚀压力随时间的变化及其推进效应参数变化。数值模拟结果表明,靶面横向尺寸与光斑大小具有最优耦合值;固体靶面增加约束喷管结构对激光推进效应明显增大,并且随着约束喷管位置的不同,对激光推进效应增大的影响也有较大差异。     

高能量密度激光器腔镜有限元分析

通过对高能量密度激光器运行过程中腔镜存在的表面及背面吸收热量的有限元分析,得出腔镜表面在不同吸收热流密度和约束条件条件下热变形分布。指出提高腔镜反射率,改变腔镜的基底材料以及优化腔镜的约束条件是显著降低腔镜反射面变形的有效途径。     

激光与固体靶面烧蚀等离子体的能量耦合计算

 强激光辐照下固体靶表面迅速汽化产生靶蒸气等离子体,激光穿过等离子体区到达固体靶表面的过程就是激光束与等离子体的能量耦合与交换过程。采用具有五阶精度的WENO差分格式和简易等离子体状态方程模型对激光与等离子体相互作用的复杂物理过程进行了数值计算,分析了激光束能量在等离子体区中的吸收、屏蔽效应等动态耦合规律以及激光支持等离子体前驱冲击波传播。数值模拟结果表明：激光能量是支持靶面等离子体运动的唯一原因,能量屏蔽效应对激光与等离子体能量耦合有很大影响,通过控制激光脉冲宽度,可以合理调节屏蔽效应的影响。     

腔外位相共轭镜对氩离子激光器输出特性的影响

以掺铜的钾钠铌酸锶钡晶体作为猫式自泵浦位相共轭镜，研究了位相共轭光的反馈对氩了激光器的输出功率，阈值工作电流，纵模及横模特性的影响，并对其机理进行了分析和讨论。     

高能拍瓦激光系统中大口径离轴抛物面聚焦特性研究

为进行快点火实验,需对高能拍瓦激光聚焦系统中的核心元件即大口径离轴抛物面,进行深入量化研究,以便对其结构选型和精密调整提供准确的理论依据。利用基于严格的矢量衍射理论的数值计算方法,并结合像差分析得到了大孔径、大离轴量的抛物面镜(OAP)的物理光学成像特性。首先用理想平行光入射,得出OAP的三维平动公差与其焦深密切相关,OAP绕旋转对称轴的转动可归结为平动问题,其公差与焦深也有简单关系;入射光轴失准时,像散占主导作用,并可由一结构因子来定性描述其对像斑的影响。其次当入射光有一定的发散角时,除引起最佳像面位置变化外,还会由于OAP不对称性而引起的彗差使得像斑的峰值光强大大降低,并论述了OAP的结构参数对此的影响。     

激光线聚焦驱动平面银靶的二维数值模拟

介绍新研制的二维非平衡辐射流体力学程序XRL2D的物理方程以及计算方法,并对神光Ⅱ上典型的类镍银X光激光实验条件,用3种ALE计算方法模拟了预主脉冲线聚焦驱动银平面靶的流体运动.几种方法模拟给出的物理图像清晰且相似,类镍离子丰度分布呈弯月形,同实验上XRL场图呈弯月形分布一致.对3种计算方法给出的结果进行了细致的比较分析.     

后腔镜对掺镱双包层光纤激光器输出特性影响研究

使用国产掺镱双包层光纤搭建了双包层激光器实验系统.将透射率不同的反射镜作为后腔镜进行了激光器输出激光光谱和功率测量.根据激光器数学模型和增益理论,分析了实验中后腔镜参量对激光器输出特性的影响,并深入讨论了后腔镜透射率与激光器输出波长之间的关系.实验表明：后腔镜与激光器输出激光功率和波长紧密联系,通过调节后腔镜的透射率可以优化系统的输出激光特性.     

强激光等离子体耦合效应的数值模拟

 研究了高强度（10¹²(10^{14W/cm2）,纳秒脉冲(高斯型)激光与AI、 CH等离子体的耦合效应。采用一维双温、单流体力学方程组,数值模拟研究激光强度和波长对靶表面能量沉积和对等离子体特征参数的影响。激光等离子体耦合的主要机制有:轫致辐射、逆轫致辐射吸收、热扩散和电子、离子之间碰撞能量交换。给出了电子最高温度与光强的近似定量关系。}     

Numerical Simulation and Analysis on Deflection of Silicon Mirrors Irradiated by High Power Laser

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＤｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆＳｉｌｉｃｏｎＭｉｒｒｏｒｓＩｒｒａｄｉａｔｅｄｂｙＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬａｓｅｒＸＩＡＪｉｎａｎ；ＣＨＥＮＧＺｕｈａｉ；ＱＩＵＪｕｎｌｉｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂ...     

低空红外小目标外场模拟方法研究

阐述了掠海导弹红外特性模拟的意义,通过分析红外成像系统对点源目标探测的影响因素,确定了红外辐射强度、光谱分布、空间分布、运动速度为模拟特征量。以红外辐射、反射理论为基础,研究了模拟特征量估计方法,给出了两种典型模拟器实现方法。