步长对激光点火一维模拟的影响

从激光点火的热机理出发,通过对一维有限差分模型的模拟和计算,分析了时间步长(△t)和空间步长(△x)对点火能量阈值及点火延迟时间的影响。结果表明,点火能量阈值在一定范围内只与△x有关,而与△t无关。△x一定时,点火延迟时间随着△t的增大而缓慢增加。当人射激光能量接近点火能量阈值时,点火延迟时间基本上不随△t变化而变化,但△x＞2．5×10     

基于半导体激光合束技术的高效点火光源研究

随着半导体激光技术的快速发展,以半导体激光为核心光源的激光点火技术得到越来越广泛的应用。本文开展了高效激光点火光源的研究,设计出一种单光纤双波长输出的光学结构,将高功率976 nm点火激光和低功率1310 nm检测激光通过空间合束以及波长合束技术耦合到芯径为105μm,数值孔径(NA)为0.22的光纤中,获得了输出功率大于10 W的976 nm点火激光以及输出功率大于1 m W的1310 nm检测激光,其中高功率点火激光的耦合效率超过90%;通过自聚焦透镜对出纤激光进行光束整形,与自由输出光束相比,整形后出射光斑发散角减小了,入射到点火药剂上的光功率密度增大了,点火效率提高了。实验结果表明,所设计的分光镜膜系以及光路结构可实现光路自检以及高功率点火激光的输出功率同步自检,满足该领域对于点火光源高效率、高可靠性的应用要求。     

不同氧/燃比的硼-硝酸钾的激光点火特性

硼-硝酸钾是一种重要的含能材料,其氧/燃比与药剂的点火和燃烧性能有密切关系.为了掌握氧/燃比与激光点火性能的关系,对不同配比的硼-硝酸钾及其酚醛树脂掺杂物进行激光点火特性实验研究、热力学参数计算分析和热分析.结果表明,硼-硝酸钾的激光点火过程由激光烧蚀、热化学反应和自持燃烧等阶段构成;随着硼质量分数从30%增加到70%,50%发火的激光点火阈值存在一个最小值,分别为7.6 mJ(m(B)∶m(KNO3):50∶50)和4.05 mJ(m(B)∶m(KNO3)∶m(酚醛树脂):40∶50∶5);激光点火延迟时间与激光点火能量密度的关系近似为线性递减关系,并且具有较低激光点火能量阈值的配比也具有较短的激光点火延迟时间;酚醛树脂将B-KNO3的化学反应起始温度从556 ℃降低到548 ℃,化学反应放热量从1.86 kJ/g增大到2.21 kJ/g,提高了激光点火感度和缩短了点火延迟时间.     

CO2激光辐照下热敏电阻温升的数值计算与实验

对激光照射下热敏电阻的温升进行计算,得到温升和热敏电阻输出信号与入射激光功率的关系当激光功率小于热敏电阻的破坏阈值时,输出信号与激光功率近似线性关系;同时计算了破坏阈值的大小.实验采用CO2激光器,测量了热敏电阻输出信号与入射激光功率的曲线,分析表明,热敏电阻吸收激光能量造成的热破坏是主要原因,在允许的误差范围内,计算与实验结果基本一致.     

CO2激光辐照下热敏电阻温升的数值计算与实验

对激光照射下热敏电阻的温升进行计算,得到温升和热敏电阻输出信号与入射激光功率的关系：当激光功率小于热敏电阻的破坏阈值时,输出信号与激光功率近似线性关系;同时计算了破坏阈值的大小。实验采用CO2激光器,测量了热敏电阻输出信号与入射激光功率的曲线,分析表明,热敏电阻吸收激光能量造成的热破坏是主要原因,在允许的误差范围内,计算与实验结果基本一致。     

激光熔覆熔凝过程等离子体光信号的监测

激光熔覆熔凝过程监测是激光熔覆层质量控制的方法之一。采用基模激光,以类似预置粉末的方式,在一定的工艺条件下对45#钢样件表面激光熔覆Ni60,并采用光电管传感器对此实验条件下熔覆再熔凝过程中产生的等离子体特征信号之一光信号进行检测,并分析了激光功率、扫描速度与等离子体蓝紫光信号强度的关系以及蓝紫光信号强度与熔覆层质量的关系。实验结果表明,在此实验条件下光强信号随激光功率增大而增大,但幅度不大。在激光功率未达到某特定值时,激光功率不变,扫描速度增加光强减小;当激光功率达到或超过此值后,激光功率一定时光强信号随着扫描速度的增加而增大;当光强信号处于1.7~2.5μW/cm2间且波动幅度较小时熔覆层质量好。分析表明当激光功率突破阈值后,扫描速度增加熔深变浅,用于材料气化的能量增加,因此蓝紫光强度增大。     

半导体激光起爆试验研究

采用BNCP掺杂炭黑作为激光起爆器的点火药剂,研制了具有点火时间检测功能的激光起爆试验装置,工作波长980nm,光功率0-2W可调,脉冲宽度1-200ms可调。利用该装置开展了系列激光点火试验,结果表明：该起爆药剂的发火阈值功率为240mW,最小全发火功率为400mW,最大不发火功率为80mW;点火功率大于最小全发火功率时的典型点火时间为600μs。     

酚醛树脂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声-光电测试法,EMS方法和DSC热分析方法研究酚醛树脂对B／KNO3点火药的激光点火特性的影响。研究结果表明,在一定的入射激光能量下,当有酚醛树脂时,B／KNO3体系点火药的点火延迟期缩短,光声信号也减小,酚醛树脂的作用在于抑制样品的能量和物质量向环境流失。样品表面激光烧蚀斑的电子显微照相表明有无酚醛树酯,药剂的烧蚀情况无明显的差异,激光在药剂表面形成多个点火中心。     

压药压力及密封性对B/KNO 3 激光点火特性的影响

通过实验研究了压药压力以及密封强度对B/KNO3烟火药剂的二极管激光点火延迟时间和阈值功率的影响,并与前人的研究结果进行对比,得出重要结论.     

受激布里渊散射光束空间光强分布

将调Q的Nd:YAG激光脉冲聚焦到FC-72介质池中,利用电荷耦合器件(CCD)和数字图像处理技术,实验研究了后向受激布里渊散射(SBS)光斑的光强分布,获得了其光强分布及光斑大小随入射能量的变化规律。结果表明,在入射光束为基模高斯光束的条件下,随着入射光能量增大,受激布里渊散射光斑的空间光强分布由近高斯型变为高斯型。并且受激布里渊散射光斑大小总体上是随着入射光能量的增大而逐渐减小的。当入射能量在受激布里渊散射阈值附近时,受激布里渊散射光斑大小达到最大(大于入射光斑);当入射能量为3倍阈值以上时,受激布里渊散射光斑大小达到最小(小于入射光斑)。     

含能材料激光点火的氧平衡问题研究

实验研究了含能材料激光点火的氧平衡问题。对Zr/KClO4 等的临界激光点火能量的测定实验表明,锆与高氯酸钾的质量比对Zr/KClO4 的临界激光点火能量阈值有明显影响,在其他条件、因素相同的情况下,当偏富氧配比时,有利于激光点火,即点火的阈值能量低,或者说含能材料的激光感度较高。     

激光对含能材料的热作用与光化学作用比较

从理论、实验、数值计算等几个方面分析了激光对含能材料的热作用机理与特性 ,研究了含能材料激光点火的临界值与激光功率密度、环境温度等因素间的关系 ,并与激光对含能材料的光化学作用及光化学点火机理做了比较。与热点火相比 ,光化学点火对激光波长有较强的选择性 ,光化学点火的临界功率与临界能量较小     

由激光靶冲量耦合实验结果判定激光支持爆轰波点燃阈值

根据激光吸收区等离子体组分与激光功率密度的关系判定激光支持爆轰波(LSDW)的点燃阈值。在激光靶冲量耦合实验的基础上,用悬摆动力学方程计算了激光支持爆轰波对铝靶冲量和冲量耦合系数;继而由靶冲量与激光吸收区膨胀介质(等离子体和气体)比热比的Jouguet条件,以及由二维流体动力学数值模拟获得的激光靶冲量随时间的变化过程,得到了激光吸收区介质的比热比随激光功率密度的变化情况,由此可得激光吸收区介质比热比随激光功率密度的增大而减少的结论;根据等离子体和气体比热比的差异定量分析了不同激光功率密度条件下激光吸收区气体和等离子体的构成。由等离子体含量随激光功率密度的变化关系得到了激光支持爆轰波的点燃阈值在(1.62±0.01)×108~(2.10±0.07)×108W/cm2间的结果。     

激光强度对含能材料点火的影响

从激光点火的热作用机理出发,运用传热理论,采用简化模型和近似方法,分析推导激光强度对含能材料点火的影响,得出激光二极管点火时间 ｔｉ 与激光功率密度 Ｉ０ 的关系,进而得到激光二级管点火能量 Ｅｉ 与 Ｉ０ 的关系,并和实验结果作了比较。结论： Ｅｉ 随 Ｉ０ 的增大而变小,理论与实验结果较吻合。     

激光诱导火花点火击穿阈值分析及试验对比

激光诱导火花点火具有点燃稀混合气从而降低排放的潜力,因此成为近年来内燃机燃烧的研究热点之一。对激光诱导火花点火击穿阈值解析式的量纲进行了分析,并与文献中的试验结果进行了对比。理论预测及试验结果均表明：当环境压力为大气压力或内燃机压缩终了压力、同时激光波长为1064nm或532nm时,激光诱导击穿阈值随压力的增大而减小,...     

激光点火技术综述

综述了激光点火技术的原理、系统组成及最新进展.讨论了影响激光点火的因素.提出了一种小型化激光多点点火系统构想,将微机械光开关、微机械分光器等微电子机械系统器件引进到激光点火系统中,提高了激光点火系统的安全性,减小了体积.指出现阶段激光点火技术遇到的困难,未来研究工作应关注点火过程的理论研究及降低点火能量阈值的方法.     

激光支持爆轰波点燃阈值的声学判断

不同功率密度的高功率激光与材料相互作用时将发生激光支持燃烧波或激光支持爆轰波的现象。为了获得激光支持爆轰波的点燃阈值,采用了波长为1064nm的激光作用在铝靶表面,产生的等离子体声波的峰值声压与作用激光功率密度间存在跃变阶段,并进行了理论分析和实验验证,取得了激光支持爆轰波的点燃阈值,与采用其它方法得到的结果基本吻合。实验结果对了解激光与物质相互作用机理和过程是有帮助的。     

Photon avalanche upconversion in Er3+:YAlO3

The results of an investigation of photon avalanche upconversion pumping in Er³⁺:TiAlO₃ are reported. Five pump wavelengths corresponding to transitions from the metastable ⁴I_13/2 state to the ²H_11/2 state generated upconversion laser emission at 549.8 nm. The dependence of the laser output power on pump power near laser threshold is discussed in terms of a four-level kinetics model and is shown to reflect the threshold power requirement for photon avalanche. The maximum output power at 7 K was 33 mW, giving an optical conversion efficiency of 3.5% and a conversion efficiency of 28% based on absorbed power. Pumping Er:YALO by cross relaxation energy transfer produced 166 mW of laser output with an optical conversion efficiency of 17%