纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片动态响应的仿真研究

作     者：张萌 方英武 张广鹏 ZHANG Meng;FANG Yingwu;ZHANG Guangpeng

作者机构：西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安外事学院工学院西安710077 

出 版 物：《激光技术》 (Laser Technology)

年 卷 期：2023年第47卷第4期

页      面：541-546页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61875231) 

主　　题：激光技术 等离子体羽流 数值模拟 反喷速度 空间碎片 

摘      要：为了研究纳秒脉冲激光与铝靶碎片的相互作用规律,建立了纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片的动态响应仿真模型,采用COMSOL软件分析了不同作用时间和不同入射激光功率下的等离子体反喷羽流动力学特性,得到了不同激光参数变化对脉冲激光辐照铝靶碎片产生等离子体反喷羽流的演化规律。结果表明,相同脉冲激光功率作用下等离子体羽流反喷速度随作用时间的增加而增大;相同脉冲激光时间作用下,随着激光功率增加,等离子体反喷羽流的最大速度也不断增大;由于受等离子体屏蔽效应的影响,反喷羽流速度在25μs附近达到最大,在700 kW时最大速率为1.87×104 m/s,此时等离子体反喷羽流扩散半径增加了17 mm。该研究为纳秒脉冲激光辐照铝靶空间碎片降轨移除工程化应用提供了理论参考。