脉冲强激光辐照半导体材料损伤效应的解析研究

研究了强激光辐照半导体材料Insb时的热输运、自由载流子输运和光子输运过程,探讨了激光对半导体材料的损伤机理。为半导体材料的辐射效应和抗辐射加固技术提供了一个理论证据。     

强激光辐照探测器材料力学效应的解析研究

当探测器材料受激光辐照时,由于吸收激光的能量,从而在材料体内形成一个不均匀分布的温度场,由于材料是连续分布的介质,其各部分不能自由地膨胀,相互制约,从而产生热应力。一旦靶材中产生的热应力超过靶材的破坏强度,便会使材料造成永久性的损伤破坏。当辐照激光功率密度不高时,产生的热应力对靶材的破坏是一种十分重要的破坏机制。采用解析方法,研究了连续波化学激光辐照探测器材料时产生的温升及热应力,讨论了不同激光参数（ 强度、波型、波长及脉冲持续时间） 与温度变化及热应力之间的变化关系,以及造成探测器材料热应力损伤的激光强度阈值。     

连续波激光辐照半导体InSb材料的熔融破坏

采用数值方法 ,研究了半导体 In Sb材料受连续波激光辐照的熔融阈值 ,讨论了 In Sb材料的熔融阈值与入射激光波长、功率密度以及辐照时间的关系 ,同时考虑了载流子效应对靶内温升过程以及熔融阈值的影响 ,给出了材料内温度与载流子密度的瞬态分布     

红外激光辐照探测器材料温升的数值计算

采用数值方法,考虑自由载流子吸收、单光子光致电离吸收和双光子光致电离吸收等激光吸收机制以及材料的光学、热学性质对温度和载流子密度的依赖性,通过求解能量输运方程以及温度扩散方程,研究了探测器材料受连续波红外激光辐照时的温升过程,讨论了材料的温升与入射激光波长、功率和辐照时间的关系,并给出了材料内温度的瞬态分布     

强激光与靶材相互作用的力学效应研究

根据模拟激光源加热金属材料的实验情况,考虑材料的物性参数随温度的变化,通过求解热传导方程得到各种情况下材料的温度时空分布,并利用热弹性本构方程,应变－位移关系以及应力平衡关系,建立了激光辐照金属材料时的轴对称热应力的计算模型,通过数值是到在不同激光强度辐照时靶材内不同时刻的温升分布和热应力分布,并对造成金属材料热应力损伤的激光阈值强度进行了讨论。     

强激光对光电器件及半导体材料的破坏研究

本文综述了强激光对光电器件，半导体材料的破坏研究的进展，研究现状和尚未解决的问题。     

激光对星载单元探测器的损伤效应分析

给出激光损伤星载单元探测器的技术途径和估算方法，并以InSb探测器材料为例，初步分析波长为1．315μm的激光对空间卫星探测器可能造成的损伤效应。     

连续激光引起LY—12铝合金热应力破坏的理论计算

高功率连续激光辐照铝合金靶体时,由于热应力和预应力的共同作用,将造成靶材破坏.本文用有限单元法计算了LY-12铝合金板的破坏(?)值。理论计算值同国外对7075-T6铝合金的实验结果大致相符.     

激光辐照下铝膜反射镜温升和热应力的计算

分析了激光对以K9玻璃为基体的铝膜反射镜的加热问题,将铝膜作为平面热传导,K9玻璃基体作为三维热传导,用有限元法计算了温度分布和K9玻璃基体的热应力分布,讨论了反射率和激光传输距离对温升和热应力的影响。结果表明,二者对温升和应力的影响很大,铝膜反射率增大,温升和应力变低,激光传输距离增加,温升和应力也变低。铝膜的破坏阈值大于K9玻璃的破坏阈值,在确保铝膜反射率的同时,根据K9玻璃基体应力小于其抗拉强度来选择合适的传输距离,可避免反射镜破损。     

激光辐照光学材料热力效应的解析计算和损伤评估

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈，为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例，研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法，求解热传导和热弹性力学方程组，由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下，热扩散长度的概念不再适用，因此通过曲线拟合方法，推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系，并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值，因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时，材料发生永久性损伤，损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比，两者吻合得很好。     

激光辐照Si-CCD热力效应的研究

由于光电探测器吸收激光后的温升、以及由于温升造成的各种现象,均能使探测器遭受到不同程度的损伤.丈中利用热弹性理论对氧碘激光器辐照硅材料进行研究,建立二维平面模型,通过解析计算得到由激光辐照半导体材料引起的温度场和应力场的瞬态分布.     

激光对光学薄膜损伤的热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力场分布。分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用，并用调Ｑ１．０６μｍ脉冲激光对ＺｒＯ２单层膜损伤，讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布，揭示了热冲击在ＺｒＯ２单层膜损伤中的机理和过程。     

激光对半导体材料热作用的理论计算

本文从焓的定义出发，根据焓平衡方程，考虑相互作用过程中材料的热物性参数的变化和相变问题，据此进行计算，得到了几种典型的半导体材料的动态温升曲线，其熔融阈值与激光持续作用时间之间的关系，以及熔融阈值与入射激光频率之间的依赖关系。     

短脉冲和连续激光对太阳能电池的损伤对比

为了研究短脉冲激光和连续激光对太阳能电池损伤的差异,采用波段内的短脉冲激光和连续激光进行辐照单晶硅太阳能电池的实验。通过观察电池被两种激光辐照后的损伤形貌,结合分析太阳能电池的结构,得到了短脉冲激光和连续激光对太阳能电池造成的损伤形式和成因,对比了两种激光对电池的损伤差异。研究结果表明:波段内短脉冲激光和连续激光对太阳能电池的损伤主要是依靠热效应,其中短脉冲激光对太阳能电池的损伤形式主要是热力损伤,连续激光对太阳能电池的损伤形式是热熔损伤。     

脆性球铁板料激光热应力成形

通过改变工艺参数,用2.5kWRS2000SM快轴流CO2激光器的激光束对球墨铸铁板条进行扫描;并以X-350A型X射线应力测定仪,HVS-1000显微硬度测试仪及扫描电镜(SEM)等为工具,研究了脆性材料激光热应力成形的规律。结果表明,激光束能量较高、扫描速度较低、扫描次数较多和板材厚度较小时都有利于显著增加弯曲变形。成形后的试样在变形区表层有铁素体、渗碳体产生,试样内部表层的石墨团数量减少,试样上表层的最大残余拉应力在250MPa左右,试样下表层的残余应力值接近零。试样断面硬度在700～200HV之间变化,上表层硬度最高。激光束能量较大时,变形区内部产生了微裂纹。