| 【中文题名】 | 长脉冲强激光对光学材料热损伤的研究 |
| 【英文题名】 | The Thermal Damage Research of Optical Materias under Millisecond-pulsed Laser Irradiations |
| 【学科专业】 | 光学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-1-22 |
| 【中关键词】 | ms脉冲激光,热损伤,数值分析,有限差分,熔融深度,损伤阈值 |
| 【英关键词】 | millisecond-pulsed laser,thermal damage,numerical analysis,finite difference,damage threshold, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>激光的应用> |
| 【论文摘要】 | 高能量激光对材料的热损伤在激光切割、焊接、打孔和军事等方面有着非常重要的应用。利用激光热源把材料局部熔化或汽化，冷却融合称为激光焊接；利用高速辅助气流吹除熔融或汽化的材料，形成切口或孔径称为激光切割和激光打空。激光在火控系统中显示出无与伦比的威力，高能量激光武器可以在毫秒量级的时间内摧毁飞机、坦克，可使精确制导导弹的探测部位损坏而使武器失效。国内外对短脉冲(ns，fs)或连续脉冲激光对材料(薄膜)破坏特性的研究报导较多，而毫秒(ms)量级长脉冲破坏的报导较少。本文对长脉冲(脉宽1ms)强激光对光学材料和金属材料的热损伤进行了详细的研究，定量地描绘出了材料的空间温度场分布并求出了材料在一定激光强度下的熔融阈值和汽化阈值。论文工作取得的主要成果包括：
一、总结了影响激光热损伤形态和阈值的因素，对激光损伤机理作了分析。
二、给出了一维空间中激光热损伤的简化近似数学模型，并以此模型为基础计算了金属材料铝、银、铜的温度场分布和熔融阈值与汽化阈值。
三、分析了解析法求解热传导方程定解问题的局限性；研究了长脉冲激光热损伤有限差分法数值计算，建立了具有普遍实用性的数学模型；一维... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
2-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-14 |
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1.1 激光对光学材料损伤的概述 |
8 |
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1.2 光学材料激光损伤的定义和分类 |
8-9 |
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1.2.1 表面损伤 |
9 |
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1.2.2 体损伤 |
9 |
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1.3 国内外研究现状 |
9-12 |
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1.4 本论文的主要研究工作 |
12-13 |
|
参考文献 |
13-14 |
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第二章 光学材料激光损伤的机理 |
14-25 |
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2.1 光学材料激光损伤的基本现象 |
14-19 |
|
2.1.1 激光参数对光学材料激光损伤的影响 |
14-18 |
|
2.1.2 光学材料物理性质对激光损伤的影响 |
18-19 |
|
2.2 光学材料激光损伤机理 |
19-23 |
|
2.2.1 本征吸收 |
20 |
|
2.2.2 杂质缺陷吸收 |
20-22 |
|
2.2.3 电子崩电离 |
22 |
|
2.2.4 多光子电离 |
22-23 |
|
2.3 本章小结 |
23-24 |
|
参考文献 |
24-25 |
|
第三章 热传导方程的解析分析 |
25-36 |
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3.1 热传导方程 |
25-26 |
|
3.2 热传导方程的解析求解 |
26-29 |
|
3.3 热传导方程的简化解析求解模型 |
29-33 |
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3.3.1 简化数学模型 |
29-31 |
|
3.3.2 计算结果分析 |
31-33 |
|
3.4 本章小结 |
33-35 |
|
参考文献 |
35-36 |
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第四章 热传导方程的数值分析 |
36-45 |
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4.1 导数的差商近似表达式 |
36-37 |
|
4.2 数值分析中的常见问题 |
37-39 |
|
4.2.1 误差 |
37-38 |
|
4.2.2 稳定性 |
38 |
|
4.2.3 收敛性 |
38 |
|
4.2.4 差分格式的精确度 |
38-39 |
|
4.3 热传导方程的差分解法 |
39-41 |
|
4.3.1 一维热传导方程的差分解法 |
39 |
|
4.3.2 高维热传导(抛物型)方程的差分解法 |
39-41 |
|
4.4 移动界面问题 |
41-43 |
|
4.5 本章小结 |
43-44 |
|
参考文献 |
44-45 |
|
第五章 一维空间热传导方程的数值运算结果分析 |
45-57 |
|
5.1 数学模型 |
45-48 |
|
5.2 表面熔化前的温度场 |
48-50 |
|
5.3 表面熔化后的温度场 |
50-52 |
|
5.4 表面熔化后的液体深度 |
52-55 |
|
5.4 材料的熔融阈值和汽化阈值 |
55 |
|
5.5 本章小结 |
55-56 |
|
参考文献 |
56-57 |
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第六章 二维空间的热传导方程的数值计算结果分析 |
57-65 |
|
6.1 表面熔融前 |
58-60 |
|
6.2 表面熔融后 |
60-63 |
|
6.3 本章小结 |
63-64 |
|
参考文献 |
64-65 |
|
第七章 总结 |
65-66 |
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附录 硕士阶段发表的主要论文 |
66-67 |
|
声明 |
67-68 |
|
致谢 |
68 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341299 |
