- 上一篇：激光的形成过程和模式的数值模拟
- 下一篇：随机粗糙表面激光后向散射特性的理论模拟
3.1.2 激光能量对打孔深度的影响24
3.1.3 激光能量对打孔效果的影响25
3.2 激光脉宽对打孔过程的影响26
3.2.1 激光脉宽对铝靶材中心温度的影响26
3.2.2 激光脉宽对打孔深度的影响26
3.2.3 激光脉宽对打孔效果的影响26
3.3 本章小结27
结论29
致谢30
参考文献31
1 绪论
1.1 研究背景和意义
自从T.H.梅曼在1960年研制出世界上第一台激光器诞生至今，各种激光器层出不穷，如气体激光器、液体激光器、固体激光器、化学激光器、准分子激光器和半导体激光器等。这些激光器的应用遍及工业、农业、医学、军事、科学研究等许多方面。例如，脉冲或连续激光器的聚焦光束能在坚硬的材料上打出直径为微米数量级的小孔，这一现象在精密仪器加工、激光微外科、激光微加工、激光打孔、激光切割等方面均获得了广泛的应用。又如用高功率激光器切割几厘米厚的钢板并非难事。再如，美国政府战略防御计划中，关于激光器的开发和应用经费占有相当高的比例。激光器在防御武器系统中也有着重要的应用，诸如激光阻止或杀伤敌方目标而完成特定作战任务，摧毁敌方目标上光电传感器和制导系统等。这些应用也促进了激光技术和激光物理学的进一步发展。三十多年来，无论是工业上的激光加工应用技术还是军事上的激光破坏，都取得了若干重要进展。特别是最近十多年来，激光在定向能武器上的潜在价值，使得强激光技术及其对材料的破坏效应受到了各国政府和军方的高度重视。可以预期，激光破坏机理研究在不久的将来必将产生更加诱人的前景。文献综述
激光与材料相互作用的结果之一就是激光对材料产生了破坏。这种相互作用过程既取决于激光特性和材料特性，也与外部环境有关。与激光特性有关的因素如激光的波长、能量、功率、脉宽、脉冲结构、重复率以及作用次数等，其中任意一种因素对相互作用过程的影响都是重要的研究课题。激光参数的多样化无疑给这方面的研究增添了巨大的活力，这些研究能够为合理地使用激光器提供理论基础和实验依据，也进一步开拓了激光器的应用前景。与材料特性有关的因素主要取决于材料的种类和性质，这些材料可以是金属、合金，也可以是烧蚀材料、复合材料或陶瓷，以至各种光学涂层。高功率激光光束作用于靶材时，靶表面吸收大量激光能量，引起温度升高、熔融、气化、喷溅等现象。具体过程依赖于激光参数(能量、波长及脉宽等)、材料特征和环境条件。
在60年代初期，人们就开始研究高功率激光在大气中产生的火花现象，并认为高强度的激光能使空气介质发生雪崩电离，并从电子的增长等方面去解释了这种光学击穿现象。同时人们也开展了高功率激光与靶材相互作用的研究，通过各种方法观察和测量了激光熔融，激光气化及激光等离子体现象，研究了等离子体的形成，激光支持的燃烧波，等离子体对激光的屏蔽效应，靶冲量的传递以及靶材内部应力波等方面的问题。虽然国内外科学工作者工作几十年来在高功率激光与靶材相互作用方面做了大量研究工作，并在继续开展工作，但有关高功率激光与靶材相互作用的问题还没有圆满地解决，存在的问题还很多。因此，为了更加深入理解激光与材料相互作用所产生不同现象的内在本质，发掘激光的应用价值，越来越多的研究者致力于对激光与材料相互作用产生的各种现象的机理研究。从实验角度来看，一方面考虑到实验成本的约束，另一方面单单依靠实验手段又不能达到揭示现象背后机理的目的，所以新的理论研究的手段应运而生。其中数值模拟的方法因其高效科学而被广泛应用，因为许多工程问题的模型是由一系列含有线性和非线性偏微分方程，常微分方程，积分方程组成和代数方程组成的方程组和不同的初始条件和边界条件组成的。这些方程只有在极其简单的情况下才能够得到解析解。因此人们在广泛吸收数学和物理理论的基础上，借助计算机来获得满足工程需要的数值解。随着计算机科学与数值计算的方法快速发展，建立合适的数学模型来描述激光与材料相互作用的过程显得非常重要。利用计算机对大量材料进行数值模拟。来~自^751论+文.网www.751com.cn/