不同环境压强下激光空泡溃灭射流的实验研究

为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响,采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究,得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明,相同激光能量下,环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击压强都有非线性的影响关系,环境压强越大,溃灭时间越小,射流冲击压强越大;在空泡溃灭的前期,泡壁加速率较小且受环境压强的影响较小;在溃灭的后期,射流形成,空泡上表面泡壁中心点速率迅速增大,且相应阶段的加速率随着环境压强的增大而增大。这一结果对激光水下加工及空泡动力学的研究有积极的意义。     

环境压强对激光空泡声波特性影响的实验研究

环境压强是影响空泡脉动的一个重要因素.为了研究环境压强对激光空泡声波特性的影响,采用理想液体中单空泡运动的理论模型,对不同环境压强下液体中空泡运动过程进行了数值模拟,并通过充气泵精确调节高压水箱内的气压,采用高速照相机、高频测量水听器,得到了在不同压强条件下,空泡脉动特性的序列图像和声谱图,根据实验数据研究了不同环境压强下液体中激光诱导产生的空泡脉动规律与声波特性.结果表明:环境压强的改变影响了空泡生存周期和脉动的剧烈程度,但对声波的强度和声谱分布没有影响.辐射的频率集中在0~50 kHz 范围内,所辐射的声波能量主要集中在0~20 kHz 频段范围,并在2 kHz 与8 kHz 有两个明显的频率峰值.     

不同黏性液体激光击穿声辐射特性研究

激光与液体介质相互作用时,在不同液体参数情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性.为研究液体黏性、饱和蒸汽压等特性对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,推导了激光空泡壁的运动方程,构建了激光击穿声辐射测量系统,实验研究了不同液体参数对光击穿辐射声信号的影响.结论:液体饱和蒸汽压越高.激光空泡膨胀辐射的声波强度越低;液体黏性系数越大,将减缓空泡溃灭的速率,导致空泡牛存周期增长,并使空泡溃灭辐射的声波强度降低.     

激光诱导双空泡声波特性研究

利用高功率激光与液体物质相互作用产生双空泡,采用高速照相机、高频测量水听器对激光双空泡的生长过程及辐射的声波信号进行了测量,对不同双空泡间距、不同激光能量产生的以及不同方位的声波分别进行采集,并与单空泡声波进行比较,对其特性进行分析。分析结果表明:双空泡之间距离的减小与作用激光能量的增大,引起空化声波声压逐渐增大;而双空泡声波频率峰值始终保持在1kHz,与实验条件的改变无关;双空泡声波相对于单空泡声波声压增大,频率峰值并没有发生明显的改变。     

激光空泡脉动特性的实验和理论研究

采用自行研制的基于光偏转原理的高灵敏度光纤传感器研究了激光在水中铝靶表面产生的等离子体空泡及其脉动特性。通过实验获得了激光等离子体空泡在靶表面两次膨胀收缩的全过程；判定了空泡在两次脉动中对应的最大和最小泡半径。进而结合空泡溃灭理论，推算了激光空泡在各次脉动周期中含气量的变化。实验结果表明，激光空泡的含气量越小，空泡收缩越剧烈，气泡所能收缩的最小泡半径越小，其相应溃灭周期也越短。     

液体激光聚焦击穿声辐射特性研究

激光与水介质相互作用时,在不同激光聚焦位置情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性。为研究激光聚焦位置对辐射声波的影响,构建了激光声测量系统,实验研究了激光聚焦位置对光击穿辐射声信号的影响。结果表明,激光声信号脉冲宽度主要与激光脉冲宽度相关,与激光聚焦位置无关;激光聚焦位置影响声信号的时域波形及信号强度;应避免激光在空气中聚焦击穿。该研究结果有助于激光声研究的深入开展。     

基于小波分析的激光空泡声波特性研究

采用PZT（Piezoelectric Transducer）水听器对激光空泡声波进行了实验研究。利用小波变换对不同激光能量、不同作用金属物质、不同波长下检测的声波信号频谱特性进行了分析。结果表明：激光空泡声波主要频率集中在0～150 kHz范围内,小波分解后,低频a6级信号的能量占总能量的绝大部分,信号的主要频率成分集中在0～20 kHz。     

激光诱导声信号通信技术的初步研究

构建了激光声实验测量系统,利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号,由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器.分析了激光声信号的时频域数学模型,通过实验对单个激光声信号的时频域特征进行了研究,对激光声通信的信号调制方式进行了理论分析和实验验证.研究结果表明:激光声信号的脉宽约为20s,其能量主要集中在200 kHz内,这其中100~200 kHz内的能量占到的比例大约有50%,通过对激光声信号进行幅度调制和频率调制,可以有效实现激光声通信过程.     

激光声信号作为通信声源的实验研究

建立了激光声测量实验系统,采用Nd∶YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号。通过实验分析了单个激光声信号的特征,研究了激光声信号的传输特性,进行了初步的激光声通信实验。结果表明,利用激光声作为通信声源具有可行性。随着传输距离的增加,激光声信号的衰减由快变慢,高频段能量衰减变快,低频段能量衰减变慢。该研究结果有助于激光声在通信领域的发展应用。     

高功率激光空化气泡声辐射特性研究

研究了水下高功率激光击穿水介质形成单空泡及空泡辐射声波的特性,推导了激光空泡辐射声波信号在击穿近场、远场的特性模型.利用调Q Nd:YAG激光聚焦水下击穿水介质产生空泡,采用高速摄像机、高频测量水听器对激光空泡的生长过程及辐射的声波信号进行了测量.实验结果与理论模型吻合,可为相关研究提供参考.     

缓冲气压对CO2激光Al靶等离子体参量的影响

为了研究缓冲气压对激光等离子体参量的影响,利用CO2,激光烧蚀A1靶产生等离子体,缓冲气压变化范围为10-4Pa～2103Pa,激光脉冲能量为180mJ/脉冲,在局域热平衡和光学薄等离子体假设下,采用发射光谱法计算了等离子体的电子温度和电子密度,并研究了缓冲气压对这些参量的影响。结果表明,等离子体的电子温度和电子密度分别在1.05eV～2.47eV与1.951016cm-3～10.5 1016cm-3范围内,Al等离子体的电子温度随气压的增大而减少;低缓冲气压时,电子密度随气压增大而减小,当气压达到600Pa时,激光脉冲会击穿空气形成等离子体,电子密度又开始上升,当气压超过3000Pa时,空气等离子体会屏蔽激光脉冲能量,使到达靶面的激光能量急剧下降,Al原子的特征谱线也随之减弱而几乎消失。这一结果对理解缓冲气压对激光与物质相互作用过程的影响是有帮助的。     

不同粘度液体中空泡脉动特性的实验研究

采用光偏转测试系统对不同粘度液体中激光诱导的空泡脉动现象进行了实验研究,探测了不同粘度液体中空泡前3次脉动的全过程,分析了液体粘度变化对空泡动力学特性的影响.结果表明:液体粘度相同时,激光空泡的最大、最小泡半径和脉动周期均随脉动次数增加依次减小,且减小的幅度较大;液体粘度增加时,空泡的最大泡半径减小,而空泡的最小泡半径和生命周期则增加.     

激光等离子体声信号特性

为了对激光等离子体声信号特性进行深入研究,构建了激光声实验系统。使用波长1.06 mNd:YAG 脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光等离子体声信号,使用水听器对信号进行接收,通过高速摄像机对信号产生过程进行了记录。分析了激光等离子体声信号的时频域特征。从理论上研究了激光等离子体声信号的指向性和传输特性,并进行了实验验证。研究结果表明:激光等离子体声信号时域脉宽为15 s 左右,频带宽度为200 kHz,主频在70 kHz 左右。信号在不同传输角度上的幅度差异很小,按照近似1/r 的规律衰减,传输过程中主频逐渐减小。     

不同激光波长对KDP晶体损伤的研究

测量了KDP晶体在1.064微米、0.532微米和0.355微米波长上激光偏振方向与KDP晶体的光轴方向相平行和相垂直时激光损伤阈值。发现随着激光频率升高激光损伤阈值明显下降,这一实验结果表明KDP晶体中激光损伤主要是多光子电离击穿起主要作用。     

Properties of silicon films grown under different pressures in a plasma-forming system

The influence of the working-gas pressure on the properties of thin silicon films synthesized by dc magnetron sputtering is investigated. Films obtained under lower pressures are characterized by lower roughness and resistivity. These features can qualitatively be explained by the longer free particle path in the deposition flux under lower pressure.     

Energy transmittance of focused femtosecond pulses at different air pressures

Transmission of intense femtosecond laser pulses in air is accompanied by energy depletion. By measuring the transmitted spectra of the focused femtosecond pulses in air, we study the influence of air pressure and initial pulse energy on the spectra around the central wavelength (800 nm) after the interaction of the focused femtosecond laser with air. On this basis, the energy transmittance of the central wavelength of the femtosecond pulses is obtained. It is found that as the air pressure is lower than 1 kPa, the transmitted spectra of focused femtosecond pulses change with the pressure, but there is almost no energy depletion, while as the air pressure is higher than 1 kPa, femtosecond filamentation occurs and the energy transmittance of the central wavelength of the femtosecond pulses decreases with the increase of air pressure and pulse energy. According to the different regimes (i.e., nonfilamentation, and filamentation regimes), we discuss the effect of energy conversion and transfer on the energy transmittance. This work can help to understand the energy depletion during the transmission of ultrashort intense laser pulses in air and provide a guidance for the practical applications of femtosecond filamentation.     

不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析

针对激光诱导击穿光谱技术应用于煤粉颗粒流成分的直接检测, 研究不同激光光源参数对煤粉颗粒流等离子体特性的影响,以优化煤粉颗粒流检测时的激光波长、能量等光源参数。选取电厂常用燃煤神木混作为实验对象,经碾磨后得到粒径小于0.2 mm的样品,利用绞笼式给粉机产生稳定煤粉流。研究分析不同激光波长下等离子体温度、电子密度以及特征谱线强度等特性随激光能量的变化趋势。研究结果表明,在不同波长激光作用下,煤粉颗粒流的等离子体温度、电子密度和特征谱线绝对强度随激光能量在一定范围内的变化趋势基本一致,但在激光波长为1064nm 条件下,随着激光能量的增加,这些特性参数增加的速度要比532nm时更快,这主要是由于短波长（532 nm）的光子效率更高,在较低的能量条件下,就会达到饱和状态。     

大气压附近不同温度对碘气体简并四波混频光谱的影响

非线性激光光谱技术在气相介质的痕迹量检测方面有广泛应用。实验采用了具有自稳分光系统的前向简并四波混频(DFWM)布局,在大气压附近不同压强和不同温度条件下研究了碘气体的DFWM 光谱。在饱和泵浦和探测光强的情况下,发现温度与压强的变化对碘在波长555~556 nm 及558~559 nmDFWM 光谱结构影响较大,其中波长为555.1 nm 的跃迁对温度相当敏感。同时仍有少数碘的DFWM 光谱线较强是因为跃迁(558.81 nm)对温度不敏感,可以利用该谱线来探测不同温度下气相介质的浓度变化。所以不同温度与压强对碘气体DFWM 光谱影响的研究在气相介质痕迹量的检测以及燃烧诊断等方面有重要的应用价值。