激光诱导Cu等离子体发射光谱特性的实验研究

为研究激光与材料相互作用的机制,获得激光等离子体的状态参数,利用XeCl准分子激光器（308 nm,～200mJ）烧蚀纯铜样品获得等离子体,使用光栅光谱仪获取了激光诱导的纯铜等离子体发射光谱.在局部热力学平衡（LTE）条件下,根据所选定特征谱线的相对强度,利用多谱线斜率法,计算得到等离子体激发温度为1.6×104K,并给出了等离子体温度的时间演化规律.通过拟合得出其特征谱线线形符合Lorentz线型.     

激光诱导等离子体淀积薄膜过程的研究

用激波理论推出了激光诱导等离子体化学气相淀积过程中两个重要参量薄膜面积、膜淀积速率的表达式。分析了激光强度、气体压强、基片温度对淀积过程的影响，为最佳淀积条件的选取提供了理论依据论。     

双脉冲激光锡等离子体数值模拟研究

为了提高13.5 nm激光锡等离子体光源的极紫外辐射转换效率,双脉冲技术是一种行之有效的方法,通过数值模拟获得基于双脉冲激光驱动的液滴锡靶等离子体参数的演化行为与辐射机理对设计优化实验方案具有重要意义。利用Flash代码数值模拟研究了双脉冲激光辐照液滴锡靶产生的等离子体在不同波长组合及延时情形下的演化行为,研究结果表明：在双脉冲的时间延时间隔恒定时,主脉冲激光能量的增加会提高等离子体羽辉膨胀速度,导致更高的等离子体温度。随着CO₂激光与光纤激光脉冲之间延时的增加,靶材表面等离子体的峰值电子密度逐渐减少,渐趋于临界电子密度,等离子体冕区的电子温度呈下降趋势,且由等温膨胀转换为绝热膨胀的时间间隔增加。CO₂激光与光纤激光组合驱动的锡等离子体具有更加合适的极紫外辐射等离子体温度,具有获得较高极紫外辐射转换效率的潜力。     

长脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体特性

针对毫秒脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体演化规律,利用光学阴影成像法研究单晶硅燃烧波膨胀过程,分析不同时刻等离子体状态,采用双端口光谱仪分析等离子体光谱,计算等离子体的主要特征参数.结果表明:随着激光能量密度的增加,燃烧波膨胀距离和膨胀速度增大,径向膨胀速度小于轴向膨胀速度;等离子体主要在单晶硅表面附近加速最大;等离子体膨胀时,观察到长脉冲特有的喷溅现象;激光能量密度在337.0～659.7 J/cm²之间时,电子温度量级为10⁴K,等离子体电子温度、电子密度随激光能量密度增加而增加.     

长脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体特性

针对毫秒脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体演化规律,利用光学阴影成像法研究单晶硅燃烧波膨胀过程,分析不同时刻等离子体状态,采用双端口光谱仪分析等离子体光谱,计算等离子体的主要特征参数.结果表明:随着激光能量密度的增加,燃烧波膨胀距离和膨胀速度增大,径向膨胀速度小于轴向膨胀速度;等离子体主要在单晶硅表面附近加速最大;等离子体膨胀时,观察到长脉冲特有的喷溅现象;激光能量密度在337.0~659.7 J/cm²之间时,电子温度量级为10⁴ K,等离子体电子温度、电子密度随激光能量密度增加而增加.     

高能脉冲CO2激光等离子体波导的研究

等离子体波导是延长强激光与等离子体相互作用长度的有力工具.文章论述了等离子体波导的基本原理,推导了匹配的光斑半径公式,评述了强激光脉冲等离子体波导的最新研究进展,针对现有毛细管放电等离子体波导和固体激光等离子体波导结构的不足,提出了一种利用高能脉冲CO2激光击穿低压气体产生波导的新方案,该等离子体波导口径小、存续时间长,降低了超强激光束与等离子体波导之间的同步要求.     

纳秒脉冲激光沉积中等离子体膨胀的动力学模型

对纳秒脉冲激光沉积薄膜过程中等离子体膨胀的特点,建立了新的动力学模型.将等离子体视为高温高压的理想气体和无黏性的流体,得到了等离子体动力学方程组,并深入探讨了脉冲激光沉积过程中等离子体羽辉膨胀的速度特征.结果表明,影响等离子体内部及边缘速度的主要因素有：等离子体的温度、粒子的质量、等离子体的电离度以及动力学源等;由于动力学源的存在,等离子体的速度在垂直于靶材表面和平行于靶材表面的两个方向上,自然会形成具有不同自相似的分布.模拟了等离子体的膨胀过程,给出了等离子体的速度随温度的演化规律,实验结果比传统理论更为吻合.该结果对脉冲激光制备可控、高质量薄膜具有重要的指导作用.     

激光等离子体羽辉膨胀的流体动力学模型及数值模拟

基于流体动力学方程组,假定激光烧蚀固体靶材所形成对称膨胀的等离子体羽辉处于定态,将偏微分方程组简化为一组常微分方程,并对方程组进行归一化处理,采用牛顿迭代法进行数值求解,得到了定态膨胀的激光诱导等离子体羽辉的电子温度、膨胀速度和密度空间分布的基本规律,数值求解结果与实验观测现象是相一致的.通过物理量的归一化处理,该理论模型将激光等离子体羽辉膨胀的过程标准化,方便和实验数据的对比分析,有助于理解激光等离子体羽辉膨胀的动力学过程.     

铅等离子体中电子密度随时间演化特性的实验研究

测定了激光诱导铅等离子体中铅原子和离子谱线Ｓｔａｒｋ展宽的时间演化特性以及与缓冲气体压力之间的关系，由此计算机得到了等离子体中电子密度的时间演化特性及其与缓冲气体压力之间的关系。     

纳秒激光诱导空气冲击波的演化过程研究

开展了纳秒激光经凸透镜聚焦后击穿空气产生空气冲击波传播的演化过程的研究,利用阴影成像诊断技术,探讨了逆向和顺向的空气等离子体冲击波的膨胀过程,得到空气冲击波膨胀速度和膨胀压强随激光参数的变化规律.研究结果表明,逆着激光方向的空气冲击波膨胀速度、膨胀压强远大于顺着激光方向的空气冲击波膨胀速度、膨胀压强,顺向和逆向最大膨胀速度为0.55×104 m/s和1.1×104 m/s,最大膨胀压强达到32.5 MPa和130 MPa,最后探讨分析了空气冲击波前沿的密度,得到空气冲击波前位置处气体密度随着时间增加逐渐减少,顺向和逆向的空气冲击波前位置处最大气体密度分别为7.7 kg/m3和7.6 kg/m3.     

激光重熔等离子喷涂涂层研究现状与展望

综述了等离子喷涂涂层的激光重熔表面技术的研究现状,从激光重熔机理和等离子喷涂涂层的特征,分析了激光重熔后涂层的组织结构和性能变化,介绍了激光重熔的数值模拟,探讨了激光重熔等离子喷涂层工艺过程中存在的一些问题和解决途径以及今后的发展方向.     

Detection of Petroleum Pollutants by Using Laser Induced Fluorescence Imaging

A new laser induced fluorescence imaging system used for detecting and locating the petroleum pollu-tants is presented. A unique feature of the system was using a combination of a frequency-tripled Nd:YAG pulse laser and an image intensified CCD camera as imaging detector. The delay time of the system and the exposure time of the CCD are controlled by a delay generator. Petroleum pollutants on various backgrounds had been de-tected and located by this system. This imaging technique provides a useful noninvasive approach for the detection of petroleum pollutants, which can be used in remote sensing.     

Study on Ultra-Short Laser Pulse Ablation of Metals by Molecular Dynamics Simulation

Laser ablation with length on the order of fem-tosecond(fs)or picosecond(ps)pulsein materials pro-cessing becomes more and more i mportant and hasbeen used widely for surface micromaching of materi-als,removal of tissue in surgery,big organicmolecules or ions in the gas phase producing for sub-sequent mass spectrometric investigations in massspectrometry,etc.But laser ablation phenomenon viaultra-short laser pulse(USLP)irradiation,whichin-volves a series of processes occurringin very small re…     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

激光能量对Si等离子体电子温度的影响

建立一套激光等离子体光谱测量实验装置,以Nd:YAG调Q倍频固体激光器为激发光源,硅作为样品.通过改变激光输出能量,获得Si样品的等离子体谱图,对Si的等离子体谱图进行分析,根据玻尔兹曼分布,计算出Si的等离子体电子温度,并分析Si的等离子体电子温度随激光能量改变的变化趋势.     

弯曲等离子体中X射线激光传播特性研究

介绍了在泵浦激光辐照弯曲靶情况下X射线激光(XRL)的生成放大过程,依照London理论建立了简化的弯曲等离子体模型,并通过简化模型研究了X射线激光在弯曲等离子体中的传播和增益过程,给出了光线传播的简化解析方程.模拟结果说明当弯曲靶表面曲率半径为2.8~3.0 m时输出效果最好,并在随后进行的类氖-钛XRL实验中证明了弯曲靶技术能明显提高XRL输出强度.但实验结果表明输出强度没有质的跃变,原因可能是驱动能量低.模拟结果较好地符合了实验结果.     

弯曲等离子体中X射线激光传播特性研究

介绍了在泵浦激光辐照弯曲靶情况下X射线激光（XRL）的生成放大过程,依照London理论建立了简化的弯曲等离子体模型,并通过简化模型研究了X射线激光在弯曲等离子体中的传播和增益过程,给出了光线传播的简化解析方程．模拟结果说明当弯曲靶表面曲率半径为2．8～3．0m时输出效果最好,并在随后进行的类氖-钛XRL实验中证明了弯曲靶技术能明显提高XRL输出强度．但实验结果表明输出强度没有质的跃变,原因可能是驱动能量低．模拟结果较好地符合了实验结果。     

水介质中脉冲等离子体推进模型的研究

针对传统水中电磁流体推进效率低、实现难的问题，将等离子体推进与水介质中爆炸丝现象相结合，研制出了实验用水中脉冲等离子体推进模型．该模型平均功率0．4kW、单次储能2．1kJ、放电时间，100μs．实验结果表明，水介质中爆炸丝脉冲放电诱导金属等离子体推进是可行的．     

光电探测器的激光损伤阈值的测量及测量误差分析

探讨了光电探测器的激光损伤的判别,并对光电探测器的激光损伤阈值的测量设计了相应的实验测量方案,采用该实验方案测量光电探测器的激光损伤阈值,其准确性将大大提高,同时定性分析了激光损伤阈值测量误差产生的原因。     

激光诱导等离子体淀积薄膜过程的研究

用激波理论推出了激光诱导等离子体化学气相淀积过程中两个重要参量薄膜面积、膜淀积速率的表达式.分析了激光强度、气体压强、基片温度对淀积过程的影响,为最佳淀积条件的选取提供了理论依据.