1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
3 粒子输运与富集技术全国重点实验室，天津 300180
通过实验和仿真的方法，研究了多点分布的内部热源加热作用对紧凑型双路TEA CO2激光器谐振腔热稳定性的影响。采用直流风扇热交换抑制了高压电源的局部加热效应，通过调整热交换的效率，可在13~22 ℃环境温度范围内，使前后谐振腔镜受到的局部加热形变作用和环境温度引起的热胀冷缩作用基本抵消。为实现更宽温度范围的谐振腔稳定性，在有效热交换措施的基础上，根据模拟预测的形变规律，提出了谐振腔变形的角度补偿方法。使用传感器获得环境温度与设定初始环境温度的偏差，通过调整伺服电机步数实现对方位角的补偿，补偿值约0.28 step/℃，通过PZT促动器调整悬臂调谐结构末端位移，实现对俯仰角的补偿，补偿值约0.79 μm/℃。
TEA CO2 激光器 局部加热效应 腔体形变 角度补偿 TEA CO2 laser local heat effect cavity deformation angular compensation 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230020
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095018
1 西安航空学院 理学院, 陕西 西安 710077
2 西安科技大学 理学院, 陕西 西安 710054
为了实现激光二极管端面泵浦Nd∶YAG晶体温度场的精确计算, 在晶体端面导热边界条件下建立热模型。首先根据热传导方程, 以解析分析理论为基础, 应用常数变易法和特征函数法, 在考虑晶体端面存在热交换情况下, 计算得到808 nm激光泵浦Nd∶YAG圆棒晶体的温度场分布, 分析了泵浦激光功率、光束半径及超高阶次等因素对晶体温度场分布的影响。分析结果表明: 当功率为60 W、光斑半径为04 mm的泵浦光作用于半径为15 mm, 长度为5 mm的Nd∶YAG圆棒晶体时, 该晶体内部最高温升出现在泵浦端面中心处, 最高温升为4263 K, 得到晶体的热透镜焦距为27298 mm。由于在计算中考虑了空气的导热作用对晶体温度场分布的影响, 更符合实际情况, 因此结果能更真实反映晶体内部温度场的分布情况。本文研究为精确分析相关激光晶体的温度场分布提供了指导, 并为激光器性能的优化提供了理论依据。
激光 晶体温度场 解析法 Nd∶YAG圆棒晶体 热效应 laser crystal temperature field analytic method Nd∶YAG rod crystal heat effect
1 华北光电技术研究所, 北京 100015
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
针对InSb探测器芯片,基于紫外皮秒激光器搭建了定制化的光学平台和振镜系统。通过固定激光脉冲的重复频率,探讨了低能量多刀数以及高能量少刀数等工艺条件,获得了适合InSb探测器芯片激光划片的工艺条件。结果表明,热影响与崩边情况均可满足项目要求。
InSb材料 激光划片 热影响 崩边 InSb material laser scribing heat effect chipping
1 南京理工大学 理学院, 江苏 南京 210094
2 上海空间电源研究所, 上海 200245
为了研究三结太阳电池表面的栅线在1 070 nm连续激光辐照过程中的传热影响机制, 文中通过激光辐照过程中三结太阳电池实时的电致发光现象分析三结太阳电池的损伤情况, 并建立三维锗基太阳电池模型, 借助有限元分析软件COMSOL对连续激光辐照锗基太阳电池的温度分布进行仿真。结果表明: 在连续激光功率密度为72.5 W/cm2、辐照时间为41 s时, 三结太阳电池的顶电池出现轻微损伤, 损伤区域首先沿着栅线分布。在锗基太阳电池的仿真模型中, 电池的温度升高至1 318 K, 栅线引起了三结太阳电池热量传递方向的各项异性, 沿着栅线具有更高的热传导速率。仿真结果能够对实验现象给予合理的解释。
连续激光 三结太阳电池 栅线 热效应 CW laser triple-junction solar cell grid lines heat effect 红外与激光工程
2018, 47(12): 1220001
1 西南科技大学 国防科技学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 核废物与环境安全国防重点学科实验室, 四川 绵阳 621010
3 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对基于闪烁屏-CCD(电荷耦合元件)相机的氘离子束横向强度分布测量系统，利用ANSYS软件模拟计算了在直流及脉冲模式下，能量100 keV、束斑直径3 mm氘离子轰击造成的Al2O3,SiO2以及锗酸铋 (BGO)三种候选闪烁体材料的表面温度变化。结果表明，在30 μA的直流氘离子束轰击下，闪烁体表面温度随辐照时间急剧地升高。持续时间10 min的氘离子束轰击将使三种材料前表面的温度分别升高131，234和649 ℃。对于峰值流强30 μA、重复频率1 Hz、脉宽5 μs的重复频率脉冲氘离子束，每个脉冲引起的三种闪烁屏表面的温度升高均小于0.05 ℃，且长时间的离子辐照基本不会造成闪烁屏的表面温度有明显的升高。对于脉宽5 μs的单脉冲氘离子束，三种材料的表面温度均随离子流强近似呈线性地增加。在单脉冲模式下，Al2O3，SiO2以及BGO闪烁屏能允许的最高离子流强分别为2.32，1.08和0.72 A，超过此流强其表面温度将达到熔点。
离子束 束流截面 闪烁体 热效应 ion beam beam profile scintillator heat effect 强激光与粒子束
2018, 30(9): 094001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室， 安徽 合肥 230031
2 电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室， 安徽 合肥 230037
基于热传导方程建立了ZnO薄膜的准分子激光辐照理论模型，模拟分析了KrF准分子激光辐照ZnO薄膜的热效应。计算了薄膜的温度场分布和热流分布，讨论了激光作用过程中的温度随时间的变化关系，分析了激光能量密度对薄膜温度场的影响。模拟结果表明，ZnO薄膜的准分子激光退火具有急热骤冷特性，ZnO薄膜表面温度与激光能量密度呈线性增长关系，表面热熔融阈值为261 mJ/cm2。
激光技术 薄膜 准分子激光退火 有限元分析 热效应 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061401
1 中国电子科技集团公司第四十五研究所, 北京 100176
2 光电信息控制和安全技术重点实验室, 河北 三河 065201
激光加工硅材料过程中产生的热效应现象对产品良率有不良影响。为了降低热效应现象的影响, 对激光辐照硅材料表面时硅材料的温度升高与分布情况进行了研究。使用光纤连续激光器作为光源辐照硅材料表面, 记录了硅材料在不同激光功率密度和照射时间情况下的温度升高与分布情况, 得到了实验数据。并根据实验条件和参数进行了仿真建模和模拟计算, 得到了激光辐照下硅材料温度分布模型, 该模型仿真数据与实验结果基本吻合, 可通过修改该模型参数进行激光加工进行模拟实验, 为激光加工时的参数选择提供了实验依据。
激光技术 激光加工 硅材料 热效应 温度场分布 laser technology laser cutting silicon material heat effect temperature field distribution
广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
为研究飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9 不锈钢的特性，采用掺Nd:KGW 的飞秒激光进行了0Cr18Ni9 不锈钢烧蚀实验。分析了飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9 不锈钢的表面形貌与烧蚀区域发生的相关效应。实验与分析表明0Cr18Ni9 不锈钢烧蚀阈值为0.45 J/cm2；随辐照脉冲数增加，烧蚀区域呈现光栅结构、微凸结构、乳突结构和凹陷结构、烧蚀孔形成的表面结构变化规律，并伴有热影响，且不锈钢烧蚀区表面发生氧化现象；烧蚀区形成的微观结构影响激光能量的进一步传输和沉积，烧蚀区出现局部深熔。
激光技术 飞秒激光烧蚀 0Cr18Ni9 不锈钢 热影响 氧化现象 激光与光电子学进展
2014, 51(7): 071401
华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
使用高功率8毫米波辐照清醒的大鼠,同时测量其脑电图。用小波进行多分辨分析,将脑电信号分解成各个节律信号,分析其变化。辐照时,大鼠出现了非节律性的高幅δ波,而且在慢波中夹杂着癫痫样放电,这说明大鼠在受到辐照时产生高度节律紊乱,提示了其受到强烈刺激而进入失能状态。大鼠受到辐照时失能期为辐照第(1.3±0.5)s到(17.2±2.3)s,辐照于30 s时结束,第(62.7±2.6)s时,其脑电图开始恢复。结果表明:大鼠受到高功率毫米波辐照时最佳失能发生在表皮温升较快、表皮损伤较轻的时候,过长时间的辐照不会延长其失能时间,反而会导致其损伤加大。因此,应用高功率毫米波的失能效应时须控制一定剂量。
毫米波 热效应 失能 脑电图 小波分析 millimeter wave heat effect incapacitating electroencephalogram wavelet analysis
