飞秒激光辐照硅薄膜的非平衡声子能量输运

针对飞秒激光辐照硅薄膜的非平衡声子能量输运建立了声子辐射输运模型,并采用改进的特征线法进行了数值模拟。在同时满足时间和空间微尺度的条件下,声子在远小于平均自由程的区域内获得能量,主导能量输运的方式是弹道式而不是扩散式。热波速度与薄膜中的声子声速相近,热传播方向上的声子能量输运主导了其它方向,因而弹道极限下的热波传播速度等于声子声速。     

激光激励下微半导体结构的三维温度响应

论文运用耦合的等离子波和热传导模型研究了在激光激励下的半导体微硅试件的温度响应;采用格林函数方法得到了在热化热源、体复合热源和表面复合热源共同作用下三维微硅试件中载流子浓度和温度的解析解;对均布激光和聚焦激光激励下的微硅试件温度响应进行了计算,得到了温度的空间分布及其随激励频率的变化关系.     

抛物面型激光推力器的热力冲击响应

通过实验、机理分析和数值模拟系统地分析了大气模式激光推进中抛物面型推力器的热力冲击问题。在分析激光推进中存在的4种热载荷（入射、辐射、透射和运流）的基础上,建立了相应的热力耦合动态计算方法。多脉冲推进的计算温升与实验结果吻合。计算表明,入射吸收和高温辐射是造成抛物面型激光推力器温升的主要原因,并预测推力器在熔化前首先发生拉伸破坏,揭示了激光推进中热力冲击破坏的机理和严重性。     

飞秒激光作用下硅载流子浓度的超快变化过程数值模拟

根据硅材料的各参数和载流子浓度的速率方程,对超短脉冲激光辐照硅后栽流子浓度随时间的变化过程进行了数值计算。从硅载流子浓度驰豫速率方程出发,在单一载流子温度假设的基础上,推导出简化后的硅载流子浓度驰豫速率方程,并在Matlab平台上用4阶龙格-库塔法对微分方程进行了数值计算。数值计算和实验结果相似性较好。     

激光激励微型硅悬臂梁的振动特性研究

本文用光学探测方法研究了半导体硅悬臂梁的振动问题;运用基于外差干涉原理的实验装置得到了悬臂梁在激光激励下的振动响应（振动振幅和相位随调制激光频率的变化）;采用等离子波和热弹性波的数学模型,对悬臂梁的振动进行了理论分析;可看到实验与理论模拟结果吻合很好,同时通过分析可得振动相位与调制激光频率的平方根之间有线性关系。关键词词: 光学探测, 硅悬臂梁,振动.      

激光破坏机理研究的一个新进展

当入射激光的波长、辐照时间、平均功率密度保持相同的条件下，改变激光的时。空结构会产生不同的破坏模式，在上述激光基本参数不变时，如何合理选择激光的时。空分布以便达到最佳的破坏效果，这类问题可称之为激光破坏机理研究中的反问题。迄今为止，人们对这一“反问题”的研究甚少。本文利用非高斯空间分布激光辐照黄铜薄片材料，产生了一种特殊的破坏模式──反冲塞效应，并对此进行了较系统的实验与理论分析，激光破坏反问题的提出和初步探索是研究激光破坏机理的一个新概念和新进展。     

烧蚀模式激光推进的数值模拟

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）,给出了高温气体状态方程的简便描述,并考虑激光与等离子体的相互作用,模拟了强激光与固体靶相互作用时激光支持靶面等离子体流场的动态物理过程,并给出了不同参数条件下激光烧蚀固体靶的推进效应参数（冲量耦合系数等）。计算结果及与实验结果的对比表明,靶材料和激光参数（功率密度、波长、脉冲宽度等）是影响推进效应的主要因素,并且计算结果具有较高的精确度。     

固体中激光热弹超声的特性

从热传导和热弹性方程出发，理论上研究了在热弹性范围内，固体受激光照射时激励出的超声波场。通过积分变换得到包含热扩散效应和光穿透效应在内的二维远场超声位移的解析工，并进行了分析。讨论了在非金属中光穿透对超声场指向性的影响，给出了其纵波和横波的各种方向性图案。     

基于有限差分法薄板激光冲击响应的数值模拟

在激光冲击载荷作用下, 薄板变形速度快, 诱导产生的应力波的传播过程较为复杂. 传统的测量工具难以对薄板变形过程中的动态响应进行有效的测量. 本文采用理论与实验相结合的方法, 构建了薄板在激光冲击下二维轴对称平面模型, 建立其拉格朗日运动方程, 利用有限差分法求其显式解, 分析薄板在激光冲击载荷作用下薄板的变形过程和应力波的传播过程, 并研究不同工艺参数对薄板动态响应特性的影响. 结果表明, 薄板变形初期的速度为振荡式增加, 在快速的拉胀式变形过程中会出现明显的回弹现象, 在光斑边界处产生向内和向外传播的应力波, 载荷的压力-空间分布以及边界约束条件也对薄板的动态响应结果有显著的影响. 激光冲击实验得到的结果与数值结果和预测结果基本吻合. 研究方法与所得结论可为薄板激光冲击成形过程中的参数优化提供参考.      

微硅加速度计的超精细加工

本文讨论了各向异性腐蚀的机理；硅的各向异性腐蚀设计；双面光刻等与微硅加速度计有关的超精细加工问题。     

椭圆锥动效应对机械抖动激光陀螺振动特性的影响

对机械抖动激光陀螺的振动特性进行了理论分析,得到了水平振动下陀螺测量敏感轴存在椭圆锥动效应,并得出了该锥动效应引起的陀螺输入角速度表达式。利用有限元分析软件ANSYS,对机械抖动激光陀螺进行了随机振动分析,仿真证实了锥动效应的存在,并采用物理方法试验验证了椭圆圆锥运动的存在及其锥动幅角的大小。通过数值仿真与分析,指出了减小锥动效应,提高陀螺振动性能的有效措施是增大抖动偏频机构的横向抗弯刚度。改进设计的试验结果表明,采用大横向抗弯刚度的新型抖动偏频机构使陀螺的抗振性能提高了4倍多。     

负泊松比蜂窝材料的动力学响应及能量吸收特性

针对传统正方形蜂窝,通过用更小的双向内凹结构胞元替代原蜂窝材料的结构节点,得到了一种具有负泊松比特性的节点层级蜂窝材料模型。利用显式动力有限元方法,研究了冲击荷载作用下该负泊松比蜂窝结构的动力学响应及能量吸收特性。研究结果表明,除了冲击速度和相对密度,负泊松比蜂窝材料的动力学性能亦取决于胞元微结构。与正方形蜂窝相比,该负泊松比层级蜂窝材料的动态承载能力和能量吸收能力明显增强。在中低速冲击下,试件表现为拉胀材料明显的"颈缩"现象,并展示出负泊松比材料独特的平台应力增强效应。基于能量吸收效率方法和一维冲击波理论,给出了负泊松比蜂窝材料的密实应变和动态平台应力的经验公式,以预测该蜂窝材料的动态承载能力。本文的研究将为负泊松比多胞材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供新的设计思路。     

激光对涂层玻璃钢材料的烧蚀阈值实验研究

介绍了玻璃钢材料的特性。用连续ＹＡＧ激光辐照不同防火涂料层的玻璃钢材料,进行烧蚀阈值的实验研究。在实验中,用激光光斑仪确定激光辐照玻璃钢材料靶表面的光斑尺寸和光场分布。用红外热像仪测量了激光辐照玻璃钢材料生产的温度响应,并给出了损伤和起燃阈值。     

基于低频调制激励的硅微陀螺仪自动模态匹配技术

根据二阶质量-弹簧-阻尼系统的幅频特性和相频特性关于谐振频率对称的特点,提出了一种低频振荡激励的实时模态匹配技术,根据检测模态的输出响应来判别驱动模态和检测模态的匹配程度。首先简要介绍了带频率调谐功能的双质量线振动硅微陀螺仪,该陀螺利用负刚度效应来调节检测模态的谐振频率;然后通过理论推导以及系统仿真验证了基于低频调制激励的自动模态匹配技术的可行性和有效性;最后设计了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的数字控制电路,并且对同一测试陀螺进行了模态匹配和模态不匹配下的性能对比。试验结果表明,相比模态不匹配条件下,陀螺零偏稳定性从5.89(°)/h提高到1.26(°)/h,角度随机游走从0.36(°)/√h提高到0.079(°)/√h,性能分别提高了4.7倍和4.6倍。     

1．06μm连续Nd-YAG激光辐照45^#钢靶实验研究

开展了1．06μm连续Nd—YAG激光辐照45^#钢靶的温升效应、反射率测量的实验研究。发现靶背面中心温度升到约400℃时出现拐点；连续激光作用钢靶片过程的初始阶段反射率变化微弱，对于厚1mm钢靶片，当温度升到400℃左右时反射率开始随温度升高而减小，该转折点与温度曲线出现的拐点相一致；温度升高导致的金属电导率减小和靶材表面氧化及其后的正反馈过程是材料反射率随温度升高而减小的原因。     

2007年激光市场和技术

本文叙述了2007年激光市场及相关的技术状况。2007年的激光市场规模预计为60亿美元，比去年增加8%。半导体激光器的销售额占总数的一半以上。半导体激光器的主要应用是光学数据储存和长途光通讯。非半导体激光器具有比较强大的激光能力和广泛的应用，但是比较复杂。非半导体激光器主要用于与半导体及汽车商业有关的材料加工。非半导体激光器的第二个用途是与整容化妆有关的医学治疗。光纤激光器是最有魅力的非半导体激光器。     

高功率激光对激光同轴全息测量粒子场的影响

在激光同轴全息测量粒子场的实验中,经常使用的光学传像系统能起到扩大工作距离和调整测试系统空间分辨率的作用。但是在利用高功率脉冲激光作为照相光源时,经传像系统传像后的夫朗和费全息图上所记录的粒子中心出现了由暗纹变成亮纹的反常现象。产生这种现象是由于激光经传像系统实焦点处聚焦击穿空气产生等离子体,等离子体吸收物场的参考光,导致参考光无法到达干板上与物光产生干涉。针对此问题提出了对传像系统实焦点抽真空的方案,解决了该问题,得到了理想的全息图。     

2007年激光市场和技术

本文叙述了2007年激光市场及相关的技术状况.2007 年的激光市场规模预计为60亿美元,比去年增加8%.半导体激光器的销售额占总数的一半以上.半导体激光器的主要应用是光学数据储存和长途光通讯.非半导体激光器具有比较强大的激光能力和广泛的应用,但是比较复杂.非半导体激光器主要用于与半导体及汽车商业有关的材料加工.非半导体激光器的第二个用途是与整容化妆有关的医学治疗.光纤激光器是最有魅力的非半导体激光器.     

三轴硅微静电加速度计的实验研究

静电加速度计依靠可控静电力将敏感质量无接触地悬浮在电极腔内,在空间微重力环境下通过降低带宽和量程可以实现极高的分辨率.设计了一种采用玻璃硅-玻璃“三明治”结构、环形敏感质量、体硅加工工艺的三轴硅微静电加速度计,对加速度计的力/力矩平衡回路进行了分析.采用基于DSP的数字控制器,实现了环形敏感质量的五自由度稳定悬浮,在大...     

硅微陀螺正交误差及其对信号检测的影响

分析了硅微陀螺正交误差在运动方程中的表现,利用Simulink仿真研究了正交误差对信号检测的影响。文中先推导了不等弹性存在的情况下正交误差等效角速度的表达式,随后分析了某型硅微陀螺在角速度输入为0（°）/s和80（°）/s时敏感振动的频谱图,最后仿真分析了正交误差对模拟和数字检测电路的影响。经分析,对于模拟解调电路,正交误差会导致陀螺的零偏和温漂;对于数字解调电路,由于正交误差大大减小了敏感振动的电压幅值对角速度的标度因数,在AD量化噪声及其它电路噪声一定的情况下,会使陀螺零偏稳定性变差,从而限制了数字解调的优势。