基于激光辐照的铜薄膜疲劳损伤修复最佳参数研究

首先对无损伤铜薄膜试件进行疲劳试验,测得S—N曲线。然后预制疲劳损伤程度为40%的铜薄膜试件,利用准分子激光器对其进行损伤修复。通过对比激光辐照处理前后试件的剩余寿命,可以得到如下结论,对于损伤程度为40%的25μm铜薄膜试件,最佳修复能量度约为5×103J/m2,最佳脉冲个数约为30;能量密度对于修复效果的影响程度强于脉冲个数的影响程度;运用激光辐照进行损伤修复是切实可行的。     

金属薄膜内部超短激光诱导层裂的分子动力学模拟

采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,对金属薄膜内部激光诱导层裂的动态过程提供了一个详尽的微观描述,确定了层裂位置和层裂开始的标志,预测了不同靶厚下的层裂厚度及其对层裂开始时间的影响。     

激光薄膜缺陷研究

薄膜缺陷是影响薄膜元件抗激光损伤的重要因素之一,长期以来一直是人们关注和研究的问题。首先介绍了薄膜缺陷的种类、特点及成因。在此基础上,分析了缺陷对激光损伤阈值的影响以及激光预处理对缺陷的影响。最后,对于如何减少缺陷和提高损伤阈值作了讨论。     

纳秒激光薄膜损伤机理和应用研究

根据我国强激光装置建设和工程任务对强激光薄膜元件的需求,基于对薄膜损伤机制的认识,同济大学提出了“全流程定量化”控制缺陷制备激光薄膜的思路。同济大学利用结构、性质可控人工小球制作定量化人工缺陷,系统研究了基板加工、超声清洗、电场模拟与调控、镀膜材料与工艺选择、镀后后处理、激光预处理、传递与保存等因素对薄膜元件激光损伤特性和损伤规律的影响。从损伤形貌和损伤规律上证实了节瘤缺陷电场增强理论模型的正确性,促进了研究人员对节瘤缺陷损伤机制的认知深度,提出了提升薄膜损伤性能的新途径,创建了新材料,实现了可兼顾环境稳定性、光谱特性和损伤特性的多功能强激光薄膜制备,有力支撑了我国强激光装置建设和激光技术的进一步提升。     

金属薄膜边缘诱导改变谐振激光模式实验

为研究在不同方向移动的金属薄膜边缘的干扰情况下谐振激光模式的改变现象,调节定制的氦氖激光谐振腔产生高阶高斯光束,用金属薄膜边缘进行干扰,并用CCD相机对光束的演变过程进行详细记录。随着金属薄膜边缘沿X和Y正方向上位移的增加,出射的激光模式由高阶向低阶模式演化,然后变成基模,变弱直到消失。原始激光模式的阶数越高,它的演化模式光斑形状越丰富。当用金属薄膜上方边缘向Y轴正向缓慢移动进行干扰时,激光模式的演化规则是最后趋于沿X轴的分裂模式;当用金属薄膜的左侧边缘向X轴正向缓慢移动进行干扰时,激光模式的演化规则最后趋于沿Y轴的分裂模式。     

化学激光辐照铜锌合金熔池温度场的数值模拟

以傅立叶热传导模型为基础,用有限元分析软件ANSYS对化学激光辐照铜锌合金HT62熔池温度场进行了数值模拟,并采用差示扫描量热法(DSC)测定了铜锌合金的比热容,求解出模拟计算中的关键热物性参数.结果表明:激光功率密度为17.95 kw·cm-2,光斑直径为6mm时,铜锌合金在辐照0.393 s时开始熔化,至辐照结束,形成直径为6.4 mm,深度1.64 mm的球冠形的熔池;使铜锌合金发生熔化所需的功率密度阈值为6.1～7.3 kW·cm-2;模拟结果与试验结果基体相符.该模拟可为激光辐照材料实际应用中选择合适的激光工艺参数提供依据.     

金属薄膜内部超短激光诱导层裂机理的研究

采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,分析了层裂机制,探讨了激光诱导压力波的传播规律,得出靶材是在卸载波及被反射的压力波的共同作用下发生层裂。     

激光焊接温度场数值模拟的研究现状

简单介绍了激光焊接技术,通过分析软件建立激光焊接模型进行有限元数值模拟,研究了激光焊接下的温度场分布,讨论了进行激光焊接温度场数值模拟中一些关键问题,并着重讨论了焊接热源的选取问题,同时指出了未来的研究方向。     

170ps激光脉冲辐照可见光面阵Si-CCD的实验

开展了532 nm ps激光辐照面阵Si-CCD的实验研究,建立了532 nm,170 ps激光辐照Si-CCD效应实验测量系统,观察到了各种典型的干扰和损伤效应现象并测量了阈值.对破坏后的CCD器件的微观结构进行了显微观察,并深入分析了各种典型实验现象和电路层面的损伤机理.开展了10 ns和150 f,激光对CCD探...     

激光预处理提升DKDP晶体加工表面的抗损伤能力

针对晶体表面的损伤特性,采用小光斑扫描激光预处理技术预辐照DKDP晶体元件,并采用表面损伤自动探测系统实时分析每个脉冲辐照后晶体表面的损伤情况,比较预处理和未预处理区域的损伤点密度确定表面预处理效果,并进一步模拟分析表面各类缺陷在纳秒强激光辐照下的动态过程,解释激光预处理对精抛表面提升作用的微观机制并分析它对粗抛表面提升不明显的原因。实验结果表明,激光预处理技术对粗抛表面的提升作用并不明显,但是可以大幅度抑制精抛表面的损伤点密度。在本文的实验条件下,晶体表面的抗激光损伤能力可以提升约60%。比较体材料和精抛表面的预处理效果发现:当体材料的抗破坏能力通过预处理提升后,精抛表面的抗激光损伤能力也会提升,由此可见精抛表面的激光预处理效果与体材料性能相关。     

飞秒脉冲激光沉积类金刚石膜实验研究

期望用类金刚石膜作为硅的红外保护/增透膜,采用波长为800nm,脉宽50fs,重复频率1KH z的T i:Sapph ire飞秒激光器及石墨靶材在单晶S i片上沉积了约0.7μm~1μm厚的类金刚石膜(d iam ond-like carbon film s,DLC),获得了光滑致密,硬度显著提高,红外透过率有一定增加的样品。通过对薄膜拉曼光谱和X射线光电子能谱等的测试,发现单脉冲能量在0.4m J~1.6m J范围内变动时,单脉冲能量0.8m J获得的类金刚石膜综合性能最佳,其对应的焦斑功率密度计算值为1.4×1014W/cm2。     

后处理对HfO_2薄膜光学特性及抗激光损伤阈值的影响

利用电子束蒸发技术制备了氧化铪薄膜,并分别用氧气氛下退火和激光预处理两种后处理方法对样品进行了处理。介绍了两种后处理工艺和相关的设备,测试分析了样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值。对比了两种后处理方法对降低吸收和提高激光损伤阈值的效果,讨论了它们的作用原理。实验结果表明,激光预处理能有效降低样品的吸收值,提高样品的抗激光损伤阈值。采用一步法(50%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm~2提升到15J/cm~2;采用两步法(依次50%、80%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm~2提升到17.5J/cm~2,损伤几率曲线整体向高通量区域平移。     

金属材料表面激光藕合系数的反演

为了能通过背光面温度测量获得材料激光耦合系数,从傅里叶热传导方程出发,在一定的近似条件下推导出了不透明金属材料的表面激光耦合系数与背光面温升的关系表达式,给出了工程反演算法.采用两种不同的方法对反演算法进行了验证:一是用反演算法计算30CrMnSiA材料的1.3μm激光耦合系数,与文献报道的实验测量值进行比较;另外是实...     

激光熔覆三维温度场数值模型的建立与计算

在综合考虑了激光熔覆热流施加、材料传热两方面自身特点的基础上,建立了合理的激光熔覆数值模型。利用有限元法,通过计算模拟,表明所得激光熔覆温度场模拟结果与实际测量情况吻合良好,从而证明了本文数值模型的正确性,为今后各种参数下激光熔覆的温度场模拟提供了理论基础。     

Rationale for the application of thin,continuous metal films in high magnification electron microscopy

Various metal films of different thicknesses were deposited on to a particle test specimen and their effects on topographic contrast generation and specimen preservation were determined. Tobacco mosaic virus adsorbed on to thin carbon supports or silicon chips was imaged in TEM or high resolution SE-I SEM at a magnification of 350,000×. Tantalum films of 1–2 nm (average mass) thickness produced best contrasts and prevented volume loss of the particles from electron beam damage. Excessively thick films of 5–10 nm thickness blanketed fine structures and caused severe volume losses. Discontinuous 2 nm thick films of gold or platinum decorated the surfaces, caused a loss in topographic contrasts and induced very high volume losses. Thin continuous metal films were necessary to generate high topographic contrast and to prevent volume loss from beam damage by providing sufficient mechanical stability for small topographic features and increased thermal conductivity of the specimen surface.     

激光冲击金属板料变形的 最小激光能量估算及其实验研究

介绍了激光冲击板料变形的机理和冲击波产生的原因,提出了激光冲击板料变形中激光－能量转换体－靶材系统的爆轰波压力估算式。根据此压力估算式和材料的动态屈服强度,对激光冲击板料变形中所需的最小激光能量进行了估算,板料厚度为0.5 mm,约束凹模孔径Φ20 mm,在光斑直径6 mm,脉宽25 ns条件下的不锈钢靶材变形所需的最低脉冲能量大约为11 J。实验结果表明估算的最小激光能量与板料变形所需的能量阈值基本一致,且板料变形量随激光能量的增加呈非线性增大。最小激光能量的估算以及能量与板料变形的实验研究为板料变形的精确控制和预测提供了理论依据。     

Measurement of the laser pulse width on the microscope objective plane by modulated autocorrelation method

We report on the construction details of a compact autocorrelator set‐up for the measurement of the width of infrared laser pulses at the focal plane of a microscope for two‐photon excitation fluorescence imaging. One of the novelties of the set‐up, which leads to an improved measurement accuracy, is the use of a modulation technique that is achieved by mounting one of the interferometer mirrors on a loudspeaker driven by a sinusoidal bias at low frequency. A non‐linear least‐square routine selects only that part of the fluorescence signal that is modulated at the same frequency as the loudspeaker bias. To further increase the accuracy, the laser pulse width is obtained from a series of measurements at different values of the modulation bias. The autocorrelator is a compact single bread‐board (10 × 20 cm); it is PC‐controlled both for the acquisition and the analysis of the data and can be coupled to different ports of the microscope. The increase in the pulse width measured for three different ports of the microscope is well accounted for by the group velocity dispersion and the glass thickness of the optics found along these paths.     

基于光锥扩束机理的单脉冲激光近程静态探测方法

针对激光近程全向探测问题,在激光近程动态周向扫描探测机理研究基础上,提出了基于光锥扩束机理的单脉冲激光 近程静态周向探测方法。 基于激光近场探测理论和静态探测场空间几何分布,推导出基于光锥扩束机理的单脉冲激光近程静 态探测回波方程。 构建了单脉冲激光近程测距概率分布模型并搭建了实验室静态探测实验平台,研究了脉冲激光发射功率、倒 置反射光锥角、脉冲激光束发散角和目标尺寸投影面积对激光近程周向探测概率分布的影响机制。 结果表明:随着发射功率和 目标投影尺寸分别从 10 W 和 0. 01 m 2 增加到 30 W 和 0. 25 m 2 ,回波信号幅值亦随之从 0. 16 和 0. 43 μV 提升到 4. 22 和 5. 95 μV,随着倒置反射光锥角和光束发散角分别从 30° 和 10 mrad 增加到 120° 和 30 mrad,回波信号幅值随之从 3. 18 和 2. 52 μV 降低到 0. 88 和 1. 92 μV;周向探测概率分布随着发射功率和目标投影尺寸的增加而半宽减小且峰值增加并向左偏离、 随着倒置反射光锥角和光束发散角的增加半宽增大且峰值降低并向右偏离;探测分布对称性并不受以上 4 种因素影响。