多脉冲飞秒激光烧蚀铝靶动态特性研究

利用时间分辨阴影图研究了脉冲能量在200微焦的多脉冲飞 秒激光烧蚀铝靶的动态过程、并使用 扫描电镜研究了靶材表面烧蚀区域的形貌特征。时间分辨阴影图的记录结果表明,在不同时 间延迟条件 下,飞秒激光烧蚀铝靶形成的冲击波体积和喷射物的空间分布均随着脉冲个数的增加而发生 不同程度的变 化,尤其是单脉冲烧蚀情况下在1ns延时阴影图中观察到的近同心圆条纹会随着脉冲数目增 加逐渐变得模 糊乃至消失。烧蚀区的电子扫描显微镜图像清楚地揭示出烧蚀过程中伴随有液态铝的产生, 其溅射凝固后 在靶材表面形成小球和细丝状微纳结构。实验结果进一步证实了由前序脉冲烧蚀导致的铝靶 表面结构的改 变会对后继脉冲的烧蚀产生显著影响,从而使多脉冲烧蚀表现出明显不同于单脉冲烧蚀的特 性。这些结果 对飞秒激光脉冲沉积薄膜、直写生成表面微结构等应用的工艺参数优化具有很好的指导意义 。     

Nd:YAG纳秒脉冲激光水下烧蚀锗靶研究

激光在液体中烧蚀靶材不仅能改变靶材表面形貌,还能在溶液中制备出微纳材料。作为一种“绿色”、低成本以及方便操作的材料制备方法受到许多学者的关注。利用Nd:YAG纳秒脉冲激光在水下烧蚀锗靶制备微米级和亚微米级锗颗粒。通过紫外-可见吸收光谱、X射线衍射谱（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）,研究了锗颗粒产物的特性。接着,具体研究了锗靶在激光烧蚀后的凹坑形貌和烧蚀质量。发现烧蚀质量随着激光脉冲次数的增加而增加,但增加的比例却在下降,即烧蚀效率在降低。最后,分析了烧蚀效率降低的原因,为提高液相激光烧蚀法制备材料的效率提供理论参考和可行方案。     

纳秒激光脉冲烧蚀金属铜的物理过程分析

为了研究强激光辐照金属靶材料的效应,用纳秒激光脉冲烧蚀金属铜,对表面特征进行观测以及对其物理过程进行分析。研究发现：纳秒激光脉冲对金属铜作用时,热量沉积在金属表面很薄（几个微米）的范围,使得其温度分布由外到内分别为超热、汽化和熔化状态,由于激光脉冲的快速沉积,会发生剧烈的沸腾性爆炸（相爆炸）效应,形成较深的坑状破坏,同...     

外加电场增强激光脉冲在靶中产生的冲击波

本文报导了一种以外加直流电场增强Q开关激光在靶中产生冲击波的新方法。实验表明 ,当巨脉冲激光所照射靶前面外加强直流电场时 ,Q开关激光在靶中产生的冲击波将会明显增强     

脉冲激光烧蚀铝合金靶的实验研究与数值模拟

通过实验测量与数值模拟的紧密结合,研究了毫秒级脉冲激光对铝合金板的烧蚀效应。实验研究方面,测量了1053 nm固体脉冲激光辐照下,铝合金单板的烧蚀过程及温升规律。数值模拟方面,采用完全喷射烧蚀模型,建立了金属靶温度变化及烧蚀的数值模型。数值模拟结果与实验结果相符较好,表明所建立的二维轴对称烧蚀模型可以近似描述实验中的烧蚀效应。本文建立的数值模型亦可推广至三维情形。     

激光冲击波在铝靶中衰减特性研究

本文利用PVDF新型压电传感器对激光冲击波进行了多点实时测量，得到了激光冲击波在铝中的衰减规律．所得结果对激光冲击强化以及材料本构和动态断裂研究等均具有十分重要的价值．     

脉冲激光烧蚀技术的研究现状及进展

介绍了脉冲激光烧蚀技术的原理、特性及研究现状，并对其发展前景进行了展望。同时将该项技术分为纳秒激光烧蚀、皮秒激光烧蚀和飞秒激光烧蚀这三个阶段。并且介绍了该项技术在纳米材料方面的应用。     

脉冲激光烧蚀的气体动力学研究动态

脉冲激光烧蚀（ＰＬＡ）技术是目前材料界和分析界最重要、最有发展前景的技术之一。本文对国内外脉冲激光烧蚀的气体动力学理论研究成果进行了系统论述。     

纳秒激光烧蚀光学玻璃的等离子体发射光谱特性

对波长355 nm,脉宽5 ns的激光脉冲烧蚀空气中光学玻璃产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究。结果表明,在等离子体羽膨胀初期(小于200 ns时间范围内),等离子体发射光谱主要由连续光谱构成。此后,连续光谱强度逐渐减弱,线状光谱开始占主导地位。实验表明,由于存在等离子体屏蔽效应,脉冲能量大于35 mJ后,光谱线强度开始减弱。由时间分辨发射光谱发现,在等离子体羽膨胀过程中等离子体辐射波长(以Si I390.6 nm为例)存在红移现象,波长红移量随时间演化呈二次指数衰减。     

基于ABAQUS的激光冲击波诱导残余应力场的有限元模拟

激光冲击处理(LSP)(或激光喷丸强化)是利用激光冲击波压力对材料表面实施强化处理的一种新型表面处理技术。经激光冲击后，残余压应力在材料表面和深度方向上的分布和大小是评价激光冲击效果的一个重要指标，而有限元模拟(FEM)是预测激光冲击处理后残余应力场分布和大小的一种有效方法。在利用ABAQUS软件对激光冲击处理6061-T6铝合金进行数值分析时，讨论了有限元模型、材料性能、冲击加载方式、分析时间等关键问题的处理方法，并分析了激光冲击后残余应力场的分布特点，最后利用有限元模拟考察了激光冲击次数对残余应力场的影响。     

激光产生的激波在靶材中的传播及层裂效应

应用一维理想弹塑性流体力学模型 ,通过有限差分方法 ,研究了XeCl准分子脉冲强激光辐照固体靶材时 ,表面烧蚀压力在靶材中产生的激波的形成、持续和衰减过程 ;并应用累积损伤判据和动态断裂准则 ,分别计算了金属铝和碳酚醛靶材的层裂损伤。对有关实验数据给出合理的理论解释     

"星光Ⅱ"驱动铝靶产生热波、冲击波和稀疏波测量

在“星光Ⅱ”上 ,使用三倍频激光打三种厚度 (6 ,10和 2 0 μm)的铝介质平面靶 ,采用光学条纹相机记录冲击波图像 ,对热波和稀疏波进行测量 ,同时开展冲击波、热波和稀疏波三波相互作用规律的初步研究 ,采取多种措施成功地观测到冲击波在前、辐射热波在后、稀疏波更晚的三波物理图像     

激光冲击波诱发的钢材料残余应力的估算

依据激光冲击强化处理时被处理材料表层产生残余应力这一事实,应用弹塑性力学理论,对激光冲击强化处理过程中材料表层强化产生的残余应力进行了理论分析。并结合实验数据,用数学拟合方法给出了激光冲击处理金属材料表层残余应力估算的经验公式。结果表明该公式估算值与实验测试值有着很好的一致性。同时分析了剪切应力、数学建模、弹性模量、泊松比、残余应力的实验数据处理等对理论估算公式的影响。     

激光等离子体空气冲击波前参量的测定及研究

根据空气中激光等离子体冲击波自由衰减条件下的波前传播方程和冲击波波阵面处动量、能量、质量守恒定律 ,给出了冲击波波阵面处温度、压强、气体密度、粒子运动速度等重要参数的计算公式 ,并与实验数据进行了比较。结果表明当波速小于空气中正常声速的 1 5倍时 ,波阵面处出现热力学量参数突变的冲击波模型不再适用 ,出现了冲击波向正常声波过渡的新特性     

强激光驱动高压冲击波特性研究

利用响应快、测压范围宽的新型绝缘膜组合式高聚物压电传感器 (PVDF压电传感器 )以及PIN硅光二极管和 PHIL IPS PM 332 0 A型示波器 ,实现了对激光引发的冲击波压力的实时测量。得到了激光冲击波在铝靶中的平均传播速度为 6 .38× 10 3 m/ s,与通常的声波纵波在铝中的传播速度 (6 4 0 0 m / s)很相近。激光引发的冲击波峰值压力在铝中的衰减规律是指数型的。     

基于激光冲击波三维无损打标的数值模拟

为了研究激光冲击波打标后标记区域的残余应力分布与材料变形情况,基于ANSYS/LS-DYNA建立了激光冲击波打标的三维有限元模型,通过激光诱导的冲击波加载,进行了打标的数值模拟.模拟结果表明,激光冲击波作用后的标记区域网格形成了与载荷直径相仿的凹坑,其残余应力均表现为压应力,并随着形变量的逐渐增加,在标记中心残余压应力达到最大值;材料厚度方向的残余压应力随着材料厚度的增加而不断减小,在1mm～1.4mm深度范围内载荷的作用效果不明显.这一结果可用于指导激光冲击波三维无损打标残余应力场的理论分析及其实验研究.     

利用激光冲击波检测碳纤维材料中的粘接质量

碳纤维增强复合材料(CFRP)由于具有出色的力学性能而越来越多地受到关注,但是由于对这种材料粘接结构缺乏有效的无损检测方法而导致其应用受到了局限。发展了一种基于激光冲击波的碳纤维增强复合材料粘接质量无损检测方法。对于一个碳纤维增强复合材料粘接结构,当激光作用在样品表面时,会产生一个冲击波在其中传播,冲击波到达样品后表面时会反射一个稀疏波,并在材料内部形成拉伸。在适当的激光强度下,好的粘接质量将不会受影响;而差的粘接质量将会造成损伤。实验过程中,对样品自由面的速度历史进行了测量,该信号可以反映粘接层的内部损伤情况。这一结论也通过对回收样品的激光超声检测得到了证实。这项技术的发展将使未来碳纤维增强复合材料粘接结构的在线检测成为可能。     

利用准分子激光制备Cu，Al化合物的纳米粒子

利用准分子脉冲激光（ＸｅＣｌ，λ＝３０８ｕｍ）对Ｃｕ，Ａｌ靶进行消融，从而得到Ｃｕ，Ａｌ化合物的纳米级粉末。ＣＵ的产物为（ＣｕＯ）６·Ｃｕ２Ｏ，Ａｌ的产物为Ａ１Ｎ。用透射电镜对粉末进行分析，并对消融产生的纳米颗粒在其颗粒大小及分布上予以分析统计。结果表明，（ＣｕＯ）６·Ｃｕ２Ｏ粒子的平均直径为１１ｕｍ，Ａ１Ｎ粒子的平均直径为６ｕｍ左右，基本符合对数正态分布。     

激光冲击参数对残余应力场影响的三维数值模拟

数值模拟是预测激光冲击残余应力场、研究激光冲击参数对残余应力场影响的一种有效方法。采用显式动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对激光冲击处理(LSP)40Cr钢残余应力场进行三维数值模拟;建立了激光冲击处理40Cr钢残余应力场有限元分析(FEA)模型,实现了激光冲击处理40Cr钢残余应力场的数值模拟;模拟研究了激光功率密度、激光脉冲持续时间、激光光斑尺寸对40Cr钢残余应力场的影响。数值模拟结果表明,残余应力模拟值与实测值之间有着较好的一致性;在激光脉冲持续时间一定的条件下,要想获得最大的表面残余压应力,存在一个最佳的激光功率密度;在激光功率密度一定并且脉宽大于45ns的情况下,表面残余压应力随激光脉冲持续时间的增加而减小;在激光功率密度、激光脉冲持续时间一定的条件下,表面残余压应力随光斑直径增大而增大。