激光对运动圆柱体加热的几何学研究

当激光无论从地面或是从空中辐照运动的圆柱体时,都涉及到入射激光相对于圆柱体的辐照方式。在一定假设下,导出了激光对抛射圆柱体表面加热时圆柱表面热加载功率密度分布公式,并结合一理想情况,针对光束入射角度因子、光斑中心的偏移、光斑形状的变化进行了解析计算分析。分析表明,即使圆柱体本身不做自转,圆柱体表面的光强分布中心也会发生偏移,分布也会发生变化,尤其沿圆柱体轴向的分布变化较大,必须结合实际加以细化研究。

激光器与轨道的相对位置对动态加热的影响

通过分析光束入射的角度因子将激光器在地平面上的安放位置进行分类,采用了几何分析和数值模拟的方法,探讨了聚焦激光束在加热运动圆柱体过程中,为了达到一定的加热功率水平和能量水平以取得最好的加热效果而应采取的措施,即应当以激光垂直入射的轨道点为中心,以激光的有效工作时间为取值范围,并参考大气对激光能量的衰减,相对于轨道选取适当的距离进行加热。该研究从理论上说明了激光器与圆柱体运动轨道的相对位置对激光动态加热的影响可以看作一个优化问题,存在最优解,进而对于合理使用激光器进行动态加热具有参考价值。

影响激光加热运动圆柱体的加热线型的分析

采用几何分析的方法研究激光加热运动圆柱体的过程,在说明加热线型的概念和意义后,讨论了在地平面上各点处所具有的加热线型的时间宽度,从而指出,为了激光有效加热运动圆柱体,激光器应当怎样在地平面上放置的原则。即根据激光器有效工作时间与圆柱体抛射时间的比例关系选择一定的相对时间宽度等值线,以此等值线为界在地平面上划出一有效区域,并从中选取距离轨道最近的点作为激光器的放置点。当考虑大气对激光的衰减作用时,激光以小于一定入射角阈值进行动态加热的总能量将出现极大值,在此处放置激光器最有利于动态加热。

LD端面抽运激光介质热效应的有限元分析

针对激光介质的通光面为方形、抽运光为高斯光束的情况,以Nd∶YAG激光介质为例,用ANSYS有限元软件模拟了激光介质的热效应,精确地给出了激光介质中各点的温度和温度分布。分别对提高介质侧面对流换热系数、降低冷却液温度、抽运端面水冷这3种情况下的温度场进行了模拟。结果表明,通过提高晶体侧面的热对流换热系数和降低冷却液温度,几乎不能降低激光介质的热效应,而通过抽运端面水冷,可有效地降低激光介质的热效应。

红外透镜偏心差的测量计算

偏心差是红外透镜设计、制造的重要参数,直接测量难度大、成本高。从GB/T 7242中相关定义出发,推导了透镜偏心差与两个球面的球心差之间的关系,并与Zemax仿真结果和已有关系式的计算结果进行了对比,验证了其在用可见光下反射成像方式中心偏差测量仪测量计算红外透镜偏心差的有效性。

连续激光辐照下光学材料损伤阈值的光斑效应

实验发现 ,光学材料的激光损伤阈值对激光光斑大小有强烈的依赖关系。研究了连续激光和匀质材料相互作用的机制 ,针对小光斑情形的材料响应和大光斑情形的结构响应分别提出各自不同的物理模型来解释光斑效应。研究表明 ,材料响应中的光斑效应基于热传导引起的光斑区热弥散 ,而在结构响应中 ,边界条件不同 。