描述光伏效应的新解析模型

 对陆启生等人提出的描述光伏效应的解析模型涉及的边界条件进行了讨论，提出了一个适用性更宽的解析模型。通过对新模型、陆的模型以及另一个解析模型的比较，对前两个模型能够描述光伏型光电探测器在强光辐照时的信号饱和效应的原因进行了解释。     

双光束组合激光辐照光导型CdS光电探测器的实验研究

为研究波段内和波段外组合激光对光导型光电探测器的辐照效应,实验采用532nm(波段内)和1319nm(波段外)双光束组合连续激光辐照光导型CdS光电探测器,分别改变两束激光的辐照功率,得到探测器的电压响应曲线。实验结果表明,光电探测器对波段内和波段外激光都有响应,但在激光开始和停止辐照瞬间探测器对两束激光的响应电压刚好相反。探测器对波段外激光的电压响应随线性工作区间内的波段内激光功率升高而增大;随着波段内激光趋于饱和,对波段外激光的响应电压近似指数级下降。分析认为,光电探测器对波段外激光的响应为光激发热载流子效应,是由自由载流子吸收激光能量产生带内跃迁引起的;波段内激光辐照影响探测器对波段外激光的吸收系数。     

激光辐照下复合材料树脂基热分解3维温度场模型

 采用控制体积法,从质量和能量守恒角度,推导了激光辐照下复合材料树脂基热分解时温度变化的基本方程。用多步模型描述树脂的热分解反应。提出了热分解气体的1维运动假设,这使得可以在3维情况下考虑热分解气体对流传输的影响,且在不引入力学量的前提下实现3维温度场模型的封闭。考虑到树脂基复合材料的各向异性,对部分分解材料的导热率计算公式进行了推导,并重新推导了部分分解材料对激光的吸收系数计算公式。在一定的简化下,推导的能量守恒方程与文献结果一致。     

波段外激光辐照光导型InSb探测器的一种新现象

利用不同功率密度的10.6 μm(光子能量为0.12 eV)连续激光辐照了禁带宽度为0.228 eV的光导型锑化铟探测器, 得到了与以往报道不同的实验现象. 当10.6 μm波段外激光辐照光导型探测器时, 探测器吸收激光能量后温度升高. 在探测器的温升过程中, 存在一个转变温度T₀. 当探测器的温度T<T₀时, 载流子浓度基本不变, 迁移率随温度的升高呈T^-2.35趋势下降, 引起探测器的电导率减小, 电阻增大, 响应输出电压升高; 当T>T₀时, 热激发载流子浓度随温度的升高呈指数增长, 电阻急剧下降, 超过了载流子迁移率降低对电阻的影响, 响应输出急剧下降. 光电导探测器在较高功率密度波段外激光辐照下的响应特性是载流子的浓度和迁移率在温度影响下相互作用的结果. 这对进一步完善半导体内载流子输运模型提供了实验依据.     

激光辐照下高反射镜热变形问题的尺度律

基于热力解耦的热弹性模型,采用常用假设,通过方程分析法,导出了激光辐照下高反射镜热变形问题的尺度律。同时,还发现了对同一模型,当其他条件不变时,变形、温升、应力与激光功率密度之间具有线性关系。数值结果证明了该问题尺度律的成立及线性关系的正确性。该结论是利用缩比模型研究大尺寸反射镜在激光辐照下的热变形问题的依据,且为解决缩比模型设计、辐照条件设计和模型实验数据反推到原型等相关问题提供了参考准则。     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料热分解动力学参数的确定

采用热重分析仪对空气和氮气气氛中的玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料进行热分析,得到该材料在空气气氛中的烧蚀热为3 125～3 440 J/g,而在氮气气氛中并未出现明显的氧化放热峰。基于阿伦纽斯形式的多步分解模型和直接解法,计算了该材料在空气气氛中的热分解动力学参数。分析表明：阿伦纽斯形式的多步分解模型能够较好地描述该材料的热分解过程;直接解法适用于计算复合材料的热分解动力学参数;确立的热分解动力学参数是正确有效的。     

激光器与轨道的相对位置对动态加热的影响

通过分析光束入射的角度因子将激光器在地平面上的安放位置进行分类,采用了几何分析和数值模拟的方法,探讨了聚焦激光束在加热运动圆柱体过程中,为了达到一定的加热功率水平和能量水平以取得最好的加热效果而应采取的措施,即应当以激光垂直入射的轨道点为中心,以激光的有效工作时间为取值范围,并参考大气对激光能量的衰减,相对于轨道选取适当的距离进行加热。该研究从理论上说明了激光器与圆柱体运动轨道的相对位置对激光动态加热的影响可以看作一个优化问题,存在最优解,进而对于合理使用激光器进行动态加热具有参考价值。     

不同气流环境下氟化氘激光对45~#钢靶的辐照效应

通过表面形貌观察、温度场分析,研究了切向空气气流、切向氮气气流、自然对流3种环境下氟化氘(DF)激光对45#钢靶的辐照效应,结果表明:切向空气气流环境下,钢靶烧蚀效果最显著,靶板后表面中心温升最高;切向氮气气流环境下,钢靶有一定的烧蚀,但温升最低;自然对流环境下,烧蚀效果最差。实验结果表明:切向气流可移除部分熔化物,特别在切向空气气流环境下剧烈的氧化反应可促进钢靶温度升高,显著增强激光对钢靶的烧蚀,停止激光辐照后切向气流的冷却效应起主要作用。根据实际物理问题建立了相应的数值计算模型,模拟了不同气流环境下激光对钢靶的辐照效应,其中,利用"生死单元"的方法,模拟了切向空气气流环境下激光对钢靶的烧蚀,并考虑了氧化放热的影响。模拟结果与实验结果基本相符,解释了气流在激光辐照效应中的作用。     

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。     

激光对运动圆柱体加热的几何学研究

 当激光无论从地面或是从空中辐照运动的圆柱体时，都涉及到入射激光相对于圆柱体的辐照方式。在一定假设下，导出了激光对抛射圆柱体表面加热时圆柱表面热加载功率密度分布公式，并结合一理想情况，针对光束入射角度因子、光斑中心的偏移、光斑形状的变化进行了解析计算分析。分析表明，即使圆柱体本身不做自转，圆柱体表面的光强分布中心也会发生偏移，分布也会发生变化，尤其沿圆柱体轴向的分布变化较大，必须结合实际加以细化研究。