旋转飞行靶激光辐照参数解析求解

激光辐照参数是研究激光对飞行靶目标毁伤效应的基础,主要包括辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布。以激光辐照水平匀速运动和抛物线运动的旋转圆柱体靶为背景,假定激光辐照飞行靶交汇场景,给出交汇目标参数,建立激光辐照交汇模型;推导出辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布等辐照参数的解析表达式。仿真结果表明:辐照参数是随靶目标飞行不断变化的量;激光功率密度分布为参数不断变化的三维椭圆形高斯函数;靶目标旋转会引起辐照中心点位置和辐照面域的变化,进而对温度场分布和激光毁伤效应产生一定的影响。解析求解结果为研究激光对飞行靶的辐照效应奠定了参数基础。     

激光辐照HgCdTe探测器的温度场数值分析

建立激光辐照下HgCdTe光电导探测器的非稳态物理模型,进行温升计算,得到温度场分布的数值解。分析瞬态温度场分布随时间变化的关系,讨论了激光辐照对探测器性能参数的影响,实践证明,本研究方法简便有效,能够对器件机理的分析提供理论依据。     

金属材料脉冲激光辐照瞬态温度场数值模拟研究

为了研究脉冲激光辐照金属材料时温度场的变化,采用有限元模拟软件对激光辐照材料的过程进行了模拟。得到了激光辐照过程中,材料表层及内部的瞬态温度场的变化情况。结果表明,在脉冲激光辐照金属材料过程中,激光热作用时间很短,热影响区仅限于激光光斑作用区域的材料表层。     

基于有限元的脉冲激光辐照材料温度场研究

在激光超声检测过程中,为了合理加载脉冲激光的能量,以便获得幅值较大的超声波信号,同时避免脉冲激光造成材料的损伤,需要对脉冲激光辐照材料的温升进行数值计算。依据有限元理论,建立脉冲激光辐照材料的有限元模型,结合导热微分方程,将脉冲激光以热流密度的形式加载于材料表面,分析材料表层受激光辐照时的温度场,讨论有限元热分析时网格尺寸的选取对分析结果的影响。给出了材料表层受脉冲激光辐照时温度场的计算方法和网格尺寸的选择依据,并利用温度场的理论解析结果和应力场分析结果分别验证了温度场有限元计算方法的正确性和有效性。     

激光辐照飞行靶三维温度场数值模拟

以地基激光辐照飞行靶为研究背景,建立激光迎面辐照和横向辐照靶目标两种交汇场景,考虑激光辐照面域和功率密度分布随靶目标飞行的变化,求解激光辐照参数,建立热传导模型;利用有限容积法,得到飞行靶三维温度场的数值解,分析目标运动性对温度场分布的影响。不同于激光辐照静止目标,辐照参数变化对温度场分布有较大的影响:随着靶目标的飞行,辐照面积逐渐减小,平均功率密度逐渐增加,目标温升速率不断增加;光束与靶目标夹角的变化,引起光束强度空间分布的变化,从而影响温升区域的变化。     

激光辐照皮肤组织模拟液的光子传输实验研究

通过实验测定了皮肤组织模拟液在632.8nm连续氦氖激光辐照下透射光场的光强分布,重点研究了模拟液浓度和容器厚度对光分布的影响.研究结果表明:皮肤组织模拟液透射光强与溶液浓度以及厚度密切相关;组织对激光的吸收和散射作用使得光强度下降;透射光强最高点在辐照中心处,并沿着径向衰减.     

激光辐照皮肤组织的光子传输解析计算研究

建立了激光与皮肤组织相互作用的二维非稳态光场模型,在柱坐标系下采用漫射近似法和格林函数法精确求解了高斯和平顶分布的连续激光辐照皮肤组织的光传输方程,得到瞬态光场分布,并以氦氖激光辐照皮肤组织为例,数值模拟了皮肤组织在激光作用下的光分布。研究结果表明：皮肤组织径向光分布规律与入射激光束的光强分布相似,激光与组织光效应在很大程度上取决于激光参数,主要有激光功率、焦斑半径等。     

脉冲激光辐照下半导体薄膜中温度场的计算

利用理论模型求得了脉冲激光辐照半导体薄膜材料的温度场解析解。结合ＫｒＦ准分子脉冲激光对淀积在熔凝石英衬底上的ａ－ＳｉＨ薄膜以及ａ－ＳｉＨ／ａ－ＳｉＮｘＨ多量子阱结构材料的热退火处理，分析了膜厚、激光能量密度以及ａ－ＳｉＨ／ａ－ＳｉＮｘＨ多量子阱结构材料中的子层厚度比对温度场性质及ａ－ＳｉＨ薄膜的晶化效果的影响。     

激光辐照光学窗口的温度场分析

为准确理解激光辐照窗口材料引起的物理效应,建立了材料表面与空气换热的三维热传导模型.利用积分变换方式进行计算,得到了温度场解析表达式.计算并仿真了三种常用光学窗口材料的温度场,理论分析了激光参数、材料参数对温度场的影响,并对比了绝热和换热条件下的温升差异.结果表明,增大辐射功率和减小光斑半径,有利于提高中心温度;材料温...     

光强分布对激光辐照下柱壳热力学行为的影响

高功率激光对承力结构的破坏机理研究,可以拓展激光技术的应用范围。为了研究光束强度分布对激光辐照下柱壳热力学行为,采用有限元方法建立充压柱壳的热力学模型,先保持激光辐照总功率相等,将几种典型激光束进行分析比较,并研究了充压柱壳在各种光束辐照下的热力学响应。结果表明,光强分布对圆柱壳的温度、应力以及位移场分布具有重要影响,在不同光强分布的激光束辐照下圆柱壳将具有不同的破坏模式和破坏时刻。     

半导体激光器模块散热特性影响因素分析

数值分析了大功率半导体激光器模块的散热特性及温度场,以及焊料、热沉、导热胶和冷水板温度等参数对芯片内部最高温度的影响.结果表明,焊料厚度小于24 μm时,其导热系数对芯片内部最高温度影响较弱,无高阻层形成;芯片内部最高温度随着热沉长或宽尺寸及导热系数的增大,呈指数形式下降,随着热沉厚度的增大呈对数形式升高;当导热胶导热系数大于20 W/(m·K)、厚度小于30μm时,芯片温度趋于稳定;冷水板温度与芯片内部最高温度呈比例系数为1的线性相关性.根据分析结果提出了激光器封装部件的尺寸、导热系数或材料的设计和选择原则.     

连续激光辐照皮肤组织的热效应解析计算研究

具有一定强度的激光辐照皮肤组织时可造成组织的破坏。建立了激光与皮肤组织相互作用的二维非稳态温度场模型,在柱坐标系下采用积分变换法精确求解了平顶和高斯分布的连续激光辐照皮肤组织的热传导方程,得到瞬态温度场分布,并以氦氖激光辐照皮肤组织为例,数值模拟了皮肤组织在激光作用下的温度分布。研究结果表明：皮肤组织径向温度分布与入射激光光束的光强分布相似,激光与组织热效应在很大程度上取决于激光参数,主要有激光功率、焦斑半径等。     

用激光散斑研究水平放置方形平板周围空气的空间对流温度场

本文利用激光散斑法研究水平放置方形平板周围空气的空间对流温度场，根据物体的空间对流性，采用回形空间分区，只需拍摄一线激光散斑图，计算出了对流场的温度分布，其结论与其它测量结果一致。     

CO2激光器功率分布的实验测量及数值模拟

为了获得大功率CO2激光功率分布的解析表达式,采用热敏纸测量大功率CO2激光器在不同功率和高度时的激光功率分布,用MATLAB软件对实验光斑进行图像处理,建立了数学模型模拟激光功率分布,并与采集光斑进行了比较。通过激光热处理实验及温度场计算验证激光功率分布模型,取得的实验结果和理论计算相符合。结果表明,采用热敏纸测量大功率CO2激光功率分布的方法是可行的。得到的功率分布的解析表达式可作为理论计算的条件,具有一定意义。     

激光相变硬化可视化分析

提出激光加工热响应的空间温度场可视化方法并对相变硬化进行分析,应用映射原理,建立空间温度场数据点着色色彩与温度的对应关系,用相视化方法分析了光束功率密度和移动速度对空间温度分布及相变硬化带的影响。方法可以直观、形象地显示温度场分布状态,预测相变硬化的深度和宽度,为研究激光束与材料相互作用时的参数优化提供了理论基础。     

固体薄片激光器和固体热容激光器

介绍了能够实现高平均功率的两种固体激光器：固体薄片激光器和固体热容激光器。给出了它们的工作原理和理论上的工作参数。综述了固体薄片激光器和固体热容激光器的研究历史和现状,指出了高平均功率固体激光器未来的发展方向。     

激光热处理的工艺模型与实验研究

本文根据激光与金属材料的相互作用,从建立一般热传导方程出发;导出了激光热处理过程的温度场方程;讨论了数值模拟激光热处理时的各个参数取值,并用此方程对热处理过程进行了数值模拟,得出与实验吻合较好的结果。     

LD单端泵浦变热导率Nd∶YAG圆棒热容激光器温度场

针对圆棒激光晶体的实际工作情况进行分析研究,以热容激光器的运行模式为依据,从经典热传导方程出发,分别建立泵浦阶段、冷却阶段的热传导模型。然后引入变热传导系数对方程进行求解,分别得到LD单端泵浦和冷却时热容激光器温度场的表达式。同时分析并对比了不同因素,如光斑半径、泵浦时间对晶体温度场的影响。计算结果表明:使用脉冲激光对晶体进行泵浦时,将Nd∶YAG晶体的热导率视为常量和变量的情况下,该晶体在泵浦端面获得的最大温升分别为164.84 ℃、195.58 ℃。此时激光光斑半径为800 μm,泵浦功率为60 W、超高斯阶次为3;该激光晶体的尺寸为Ф20 mm×10 mm,掺钕离子为1.0 at%,吸收系数是0.91 mm-1。计算分析结果对LD泵浦固体热容激光器谐振腔的设计具有借鉴意义。     

激光热处理宽带光斑的研究

本文研究了激光热处理光斑形状对宽带硬化性能的影响,给出了千瓦级和万瓦级激光宽带光源方案。     

含非完整光束辐照过程的激光热处理瞬态温度场半解析计算

提出了包含非完整光束辐照过程以及适用于任意给定光束分布的激光非熔凝热处理瞬态温度场的半解析计算方法 ,并给出了实验证明