为了获得组合脉冲激光诱导等离子体光谱性能增强的物理机制, 基于FLASH程序模拟计算了预脉冲参数对组合脉冲激光诱导的铝等离子体参数时空分布的影响, 获得了在不同预脉冲波长和不同预主脉冲延时下产生的铝等离子体电子温度、电子密度和烧蚀质量的空间演化规律。结果表明, 在预主脉冲总能量相同的情况下, 随着预脉冲波长从0.266μm变化到1.064μm, 高温环境氦气等离子体羽辉的空间范围从0.7cm增大到3.0cm, 但组合脉冲对靶材的烧蚀效率严重下降, 而铝等离子体的最大电子温度保持稳定;此外, 组合脉冲的时间延迟低于100ns。该研究可为组合脉冲激光诱导击穿等离子体光谱增强技术提供理论参考。

根据傅里叶热传导理论和热应力场理论,利用COMSOL仿真软件和Matlab软件构建了复合激光辐照下三结GaAs太阳能电池的复合损伤模型,计算了单毫秒激光和复合脉冲激光辐照下太阳能电池的温度和应力场分布。结果表明,相比单毫秒激光,复合激光辐照会产生更大范围的熔化损伤并且伴随出现明显的应力损伤,损伤面积和深度会随着纳秒脉冲激光能量密度和作用时间延时的增加而增加。能量密度增加到0.5 J/cm 2时,熔化损伤半径增大到2 mm,深度增大到1.5 μm;时间延时增加到0.5 ms时,熔化损伤半径增大到1.4 mm,深度增大到1 μm。

基于物理模型法研究PIN限幅器二极管的微波脉冲热效应, 研究了间隔1~20 ns的两个微波脉冲构成的组合脉冲与单个长脉冲对于器件峰值温度的影响。仿真结果表明: 带有间隔的组合脉冲相对于长脉冲温升更明显, 不同型号二极管的最佳时间间隔不同, 与I层厚度成正相关的作用。分析了脉冲间隔的热效应机理, 是载流子恢复引起下一个脉冲的尖峰泄漏加速升温, 以及P区温度升高使得本征载流子浓度增加引起电热正反馈共同作用的结果。

为了增加激光诱导放电坑强化层深度，同时考虑降低由于表面严重气化导致能量的损耗，研究了激光诱导组合脉冲放电的技术。采用多激光诱导放电的方法，通过在脉冲放电过程中增加脉冲激光个数，来增强通道后期激光诱导的能力；采用增加放电脉冲个数的方法，通过控制加工点的温度来控制放电能量的输入方式，减少能量的集中度，来增加强化层深度。结果表明，通过增加诱导激光脉冲个数，放电坑直径从原来的690μm 降为652μm，强化层深度从85μm增加到100μm，通过将1个单脉冲改为一定间隔的3个子脉冲，放电坑直径降为653μm，强化层深度增加到92μm。该方案适合机械部件的表面强化加工。