双脉冲激光击穿K9玻璃后的热效应研究

作     者：王洋 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪晓武;张宏超

授予年度：2012年

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] 

主      题：介质击穿 双脉冲激光 激光等离子体 有限元方法 

摘      要：本文用有限元方法建立了双脉冲激光辐照K9玻璃温升问题的计算模型,使用该模型分析和计算了双脉冲激光击穿K9玻璃后的温升变化规律。 本文首先建立了纳秒和毫秒级长短组合双脉冲激光对K9玻璃的温升过程的热作用模型,针对该模型用有限元法数值模拟了K9玻璃在组合双脉冲作用下的损伤机理。接着模拟研究了单个纳秒脉冲和毫秒脉冲辐照K9玻璃的温度场分布,以及双脉冲激光击穿K9玻璃后的温度场分布,并分析了不同的脉冲时间间隔、不同的激光能量以及不同的脉冲宽度对击穿后的K9玻璃温升变化的影响,最后分析比较了单脉冲和双脉冲辐照K9玻璃后温升变化影响。结果表明：在纳秒级激光脉冲作用下,K9玻璃的温达到104K数量级,在毫秒级作用下,K9玻璃的温升只有几百K,但在双脉冲作用下,K9玻璃的温升达到105K数量级,所以相对于单脉冲,无论是纳秒级的还是毫秒量级的激光脉冲,纳秒和毫秒级双脉冲能够对K9玻璃造成更大的损伤。这是因为单个纳秒级的脉冲功率密度虽高,但总能量较小,所以损伤有限。而长脉冲虽总能量很高,但由于功率密度很低,K9对激光吸收很小,所以往往造不成显著损伤。两者的结合可以利用双方优点,使激光能量显著沉积在K9玻璃中,造成更大的损伤。 本文的研究结果对增加激光对靶材的破坏能力,了解激光与物质相互作用的性质以及激光相关应用的发展有一定的促进作用。