高功率激光與材料相互作用力學(xué)效應(yīng)的測試與分析.pdf

1、本文主要從實(shí)驗(yàn)上全面研究了高功率激光與物質(zhì)相互作用存在的力學(xué)效應(yīng)、超聲效應(yīng)、空泡效應(yīng)、等離子發(fā)射光譜以及等離子沖擊波.首先提出了一種由負(fù)軸棱鏡和球面透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)可產(chǎn)生光斑尺寸可變的無衍射光束,指出若用該系統(tǒng)作為激光加工的聚焦系統(tǒng),在無衍射范圍內(nèi)對工件位置誤差的敏感度為零,對工件表面的平整度適應(yīng)性強(qiáng),并可通過更換普通的球面透鏡來適應(yīng)不同加工要求,同時(shí)指出該系統(tǒng)在測量方面潛在的應(yīng)用價(jià)值.采用光學(xué)陰影同步照相法研究了激光燒蝕靶材

2、過程中燒蝕物的空間形狀及其發(fā)展過程,首次提出光場力概念,結(jié)果表明:燒蝕物離開靶材表面時(shí)的速率分布由蒸發(fā)機(jī)制決定,在作用激光作用時(shí)間內(nèi)燒蝕物的傳輸行為由擴(kuò)散機(jī)制和光場力機(jī)制共同決定,激光作用結(jié)束后,燒蝕物的傳輸行為由擴(kuò)散機(jī)制單獨(dú)決定.研制了基于光探針技術(shù)的測量等離子體發(fā)射光譜的裝置,并用該裝置研究了激發(fā)態(tài)Al原子的特征譜線的飛行譜,計(jì)算了激發(fā)態(tài)Al原子的飛行速度.研制了基于表面形變效應(yīng)光偏轉(zhuǎn)的激光超聲測試儀,用其測量了Lamb波、表面波及

3、縱波.研制了基于折射率效應(yīng)光偏轉(zhuǎn)的等離子沖擊波測試儀,首次用光偏轉(zhuǎn)法測量了透明固體中的沖擊波.首次研制了基于胡克定律的光纖瞬態(tài)力學(xué)傳感器,用其研究了不同激光能量下水下打靶過程中靶的力學(xué)效應(yīng),結(jié)果表明:靶依次受到三個(gè)瞬態(tài)脈沖壓力;空泡射流的產(chǎn)生及射流沖擊力的大小,由泡能和無量綱參數(shù)共同決定.實(shí)驗(yàn)研究了氣液環(huán)境中激光打孔的效率,得到了水中激光打孔效率遠(yuǎn)高于空氣中打孔效率的重要結(jié)論,并分析了原因.根據(jù)考慮空泡能量耗散的球形空泡動(dòng)力學(xué)模型,數(shù)值