基于声学法对1064 nm和355 nm激光脉冲作用金属铝板的激光支持爆轰波(LSDW)点燃阈值进行了研究，理论分析了激光等离子体声波压强与冲击波的膨胀速度关系，开展了1064 nm和355 nm激光作用铝板靶的实验研究。实验结果表明等离子体声波存在时间为毫秒量级，其峰值强度呈指数衰减趋势。实验发现激光作用铝板产生的等离子体声波信号幅度随激光功率密度的增加而增加，但是在激光功率密度增加的过程中等离子体声波峰值强度出现两次跃变，由此判断出1064 nm和355 nm激光产生的LSDW的点燃阈值范围分别为(3.95～13.05)×108 W/cm2和(3.14～10.07)×108 W/cm2。分析了激光波长因素对LSDW点燃阈值的影响。
激光技术 激光等离子体 激光支持爆轰波 声学诊断 点燃阈值 中国激光
2013, 40(11): 1103006
1 四川大学 电子信息学院， 成都 610064
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
3 华北光电技术研究所， 北京 100015
为了获得激光支持燃烧波和爆轰波的点燃阈值，采用压电探测器检测波长为1 064 nm的Nd:YAG激光作用在铝靶表面所产生的应变和冲压。从实验结果观察到压电信号的变化分为3个阶段，分别为光热弹性应变阶段、等离子体增强耦合阶段和激光支持爆轰波对靶表面的压力阶段，并从理论上研究了这3个阶段的激光与靶材料相互作用的机理,从而可以从压电信号是否发生跃变判断出激光支持燃烧波和激光支持爆轰波的点燃阈值，与其它方法所得到结果基本吻合。
激光支持燃烧波和激光支持爆轰波 压电探测 点燃阈值 光热弹性应变 laser supported combustion wave and laser supporte piezoelectric probe ignition threshold photothermal elastic strain
南京理工大学 应用化学系,江苏 南京 210094
激光点火性能与边界条件具有密切关系,影响到激光点火的感度和点火延迟时间,对激光点火元件的设计具有关键作用。针对空气介质,K9玻璃透窗介质和在K9玻璃上真空磁控溅射镀制的Cu膜介质等3种边界条件,对B/KNO3和B/KNO3/酚醛树脂的1.06 μm脉冲激光点火性能进行了实验测试。结果表明,K9透窗对约束药剂表面烧蚀、气化产生的蒸气有显著作用,可以明显增加药剂点火感度并减少药剂点火延滞期;镀膜透窗增强了点火过程中药剂表面的等离子体,减少了点火延滞期,但却由于铜膜对激光的反射以及产生等离子体所消耗的能量,降低了点火感度。
激光物理 边界条件 激光点火感度 激光点火延迟时间
1 南京理工大学 理学院，南京 210094
2 扬州大学 物理科学与技术学院，扬州 225002
3 南京航空航天大学 理学院，南京 210016
不同功率密度的高功率激光与材料相互作用时将发生激光支持燃烧波或激光支持爆轰波的现象。为了获得激光支持爆轰波的点燃阈值，采用了波长为1064nm的激光作用在铝靶表面，产生的等离子体声波的峰值声压与作用激光功率密度间存在跃变阶段，并进行了理论分析和实验验证，取得了激光支持爆轰波的点燃阈值，与采用其它方法得到的结果基本吻合。实验结果对了解激光与物质相互作用机理和过程是有帮助的。
激光技术 点燃阈值 激光等离子体声波 激光支持爆轰波 laser technique ignition threshold laser-induced plasma acoustic wave laser supported detonation wave
1 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
2 扬州大学物理科学与技术学院, 江苏 扬州 225002
3 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 210016
根据激光吸收区等离子体组分与激光功率密度的关系判定激光支持爆轰波(LSDW)的点燃阈值。在激光靶冲量耦合实验的基础上, 用悬摆动力学方程计算了激光支持爆轰波对铝靶冲量和冲量耦合系数; 继而由靶冲量与激光吸收区膨胀介质(等离子体和气体)比热比的Jouguet条件, 以及由二维流体动力学数值模拟获得的激光靶冲量随时间的变化过程, 得到了激光吸收区介质的比热比随激光功率密度的变化情况, 由此可得激光吸收区介质比热比随激光功率密度的增大而减少的结论; 根据等离子体和气体比热比的差异定量分析了不同激光功率密度条件下激光吸收区气体和等离子体的构成。由等离子体含量随激光功率密度的变化关系得到了激光支持爆轰波的点燃阈值在(1.62±0.01)×108～(2.10±0.07)×108 W/cm2间的结果。
激光技术 激光与材料相互作用 激光支持爆轰波点燃阈值 Jouguet条件 激光吸收区 比热比 气体 等离子体 组分
