渤海大学 物理科学与技术学院, 辽宁 锦州 121013
金纳米粒子具有较大光吸收截面和光谱选择性, 在激光点火含能材料中具有极大的应用潜力。本文根据目前实验中所制备的纳米金属复合炸药的结构和尺寸, 构建了三种复合炸药的光吸收模型, 分别为Au核RDX壳球形纳米粒子, Au-RDX-Au-RDX均匀相间的球形纳米粒子, 以及RDX核Au壳的纳米粒子。利用离散偶极近似方法(DDA)对纳米金复合炸药的近红外吸收光谱进行了分析, 并考虑了多种模型核壳尺寸及周围环境介质对光吸收性质的影响。获得了近红外光辐照下, 纳米复合结构的最佳结构尺寸参数。结果表明, 当制备成纳米级Au核RDX壳球形粒子时, 其对近红外光(800 nm)波长具有较高的光吸收, 相应的核壳尺寸约为60 nm和20 nm左右, 且在水中的吸收要比在空气中的吸收强。
金纳米粒子 近红外激光点火 核壳尺寸 吸收光谱 gold nanoparticles near-infrared laser ignition core shell size absorption spectroscopy
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
随着半导体激光技术的快速发展，以半导体激光为核心光源的激光点火技术得到越来越广泛的应用。本文开展了高效激光点火光源的研究，设计出一种单光纤双波长输出的光学结构，将高功率976 nm点火激光和低功率1310 nm检测激光通过空间合束以及波长合束技术耦合到芯径为105 μm，数值孔径(NA)为0.22的光纤中，获得了输出功率大于10 W的976 nm点火激光以及输出功率大于1 mW的1310 nm检测激光，其中高功率点火激光的耦合效率超过90%；通过自聚焦透镜对出纤激光进行光束整形，与自由输出光束相比，整形后出射光斑发散角减小了，入射到点火药剂上的光功率密度增大了，点火效率提高了。实验结果表明，所设计的分光镜膜系以及光路结构可实现光路自检以及高功率点火激光的输出功率同步自检，满足该领域对于点火光源高效率、高可靠性的应用要求。
激光器 半导体激光器 激光点火 空间合束 波长合束 光路自检
1 南京理工大学 化工学院, 南京 210094
2 上海航天动力技术研究所, 上海 201109
稀薄燃烧能够提高内燃机的热效率并降低污染物的排放,但稀薄燃烧的火焰传播速度慢且在高压下易出现局部淬火现象。激光诱导火花点火能够有效解决燃料在低当量比和高压下燃烧遇到的问题, 此外激光点火能够实现多点点火从而缩短燃烧时间并增大燃烧室压力,相较于传统的电火花塞点火技术具有很大优势。锥形腔、衍射透镜、空间光调制器和达曼光栅均已被用于实现多点激光诱导火花点火。归纳了多点激光诱导火花点火的几种技术途径, 讨论了内燃机多点激光诱导火花点火的研究状况和最新成果。对实现多点激光诱导火花点火的几种方法进行了评价, 并指出了每种方法在多点激光诱导火花点火中的优势和需要解决的问题。在此基础上, 对内燃机激光多点点火技术的研究前景进行了展望。
激光技术 多点激光点火 被动调Q微片激光器 激光诱导火花点火 laser technique multi-point laser ignition passively Q-switched microchip laser laser induced spark ignition
华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉40074
为了研究激光诱导射流等离子体特性, 了解激光诱导液滴等离子体的发展过程, 基于脉冲激光-液滴同步作用系统, 采用阴影法,观测了激光作用液滴的阴影图像, 取得了液滴在CO2脉冲激光作用下的演化过程数据。对图像进行处理获得了激光诱导液滴等离子体冲击波膨胀范围随时间的变化, 并估算出了产生冲击波的激光能量。结果表明, 空气冲击波的膨胀半径在当前观测时间范围内线性膨胀, 约32%的激光能量用于产生冲击波。空气冲击波的变化规律对激光诱导液态燃料点火的研究提供了一定的参考依据。
激光物理 激光诱导等离子体 激光点火 冲击波 液滴射流 laser physics laser-induced plasma laser ignition shockwave liquid droplet jet flow
厦门大学信息科学与技术学院电子工程系, 福建 厦门 361005
稀薄燃烧是一种先进的燃烧方法，采用稀薄燃烧技术可以使发动机在减少废气排放的同时提高热效率。稀薄燃烧催发了激光点火技术的应用。最近几十年，脉冲宽度短、峰值功率高的被动调Q 固体激光器得到了飞速的发展，特别是采用掺钕离子(Nd3+ )和镱离子(Yb3+ )的激光材料作为激光增益介质，用Cr4+∶YAG 作为被动调Q 开关的微片固体激光器在激光点火研究方面取得了长足的进展。系统地介绍了激光点火的机理和应用于激光点火的基于Nd∶YAG/Cr4+∶YAG 与Yb∶YAG/Cr4+∶YAG 的被动调Q 固体激光器的最新研究进展，以及两类被动调Q 激光器在激光点火应用中的优缺点，并指出了Yb∶YAG/Cr4+∶YAG 被动调Q 微片激光器在激光点火应用中的优势、需解决的问题及发展方向。
激光器 被动调Q 激光点火 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 030007
华南理工大学理学院物理系, 广东 广州510641
报道了采用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术分析铝合金中痕量元素时的分析行为。 用低能量激光脉冲聚焦于样品表面并在放电电极之间产生等离子体来触发高压火花放电以改善火花诱导击穿光谱技术的分析行为。 在当前空间几何配置下, 研究得到了最佳的放电电压和储能电容等参数并在最佳实验条件下分析了样品中的铜元素, 其检出限达到0.7 ppm。 激光点火的辅助手段改善了火花诱导击穿光谱技术在元素分析时信号的稳定性、 提高了分析精度。 同时它还能够有效地降低放电电压, 改善其空间分辨本领。 研究表明激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术具有灵敏度高、 稳定性好以及具有较好的空间分辨本领的特点, 非常适合于各种合金中的痕量元素分析。
激光点火 火花诱导击穿光谱 元素分析 高灵敏 合金 Laser ignition Spark-induced breakdown spectroscopy Element analysis High sensitivity Alloy 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2558
西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室, 陕西 西安 710065
采用CO2激光点火的方法，研究了Al粉与RDX、Al粉与HMX、Al粉与CL-20混合物在不同激光功率密度作用下的点火特性，探讨了Al粉粒度、Al/RDX比例以及不同高能炸药对混合物点火性能的影响。实验结果表明，在本实验的激光功率密度条件下，Al粉与RDX等高能炸药混合物的点火均首先发生在试件表面，点火延迟时间随着激光功率密度增加呈现递减的趋势。在较低功率密度条件下，Al粉的粒度和Al/RDX比例对微米Al/RDX混合物的点火影响较大，随着激光功率密度的增加，影响减弱；含纳米Al粉的混合物点火延迟时间短于含微米Al粉的混合物，且点火反应更剧烈。相同激光功率密度条件下，含纳米Al粉与RDX的混合物(M-QR)、纳米Al粉与HMX的混合物(M-QH)、纳米Al粉与CL-20混合物(M-QCL)的点火延迟时间顺序为tM-QR>tM-QH>tM-QCL，最小点火能量的顺序为EM-QR>EM-QH>EM-QCL，与3种高能炸药的最小点火能量的顺序EHMX
激光技术 物理化学 点火延迟时间 激光点火 Al粉与炸药混合物
1 南京理工大学能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094
2 中国航天科工第六研究院41所, 内蒙古 呼和浩特 010010
3 南京理工大学应用化学系, 江苏 南京 210094
基于实验研究高氯酸铵与端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)复合推进剂的点火燃烧性能，有助于揭示燃烧一致性机理，进而改进燃烧特性，提高底排增程弹射击效能。激光具有能量可调与高输出稳定性的优点，是最佳的含能材料点火燃烧实验的能量源。利用大功率固体激光系统，并借助高速录像系统，研究了AP/HTPB复合底排推进剂试样的点火延迟时间，点火延迟时间随激光强度的增加先显著缩短，继而趋于平缓；基于试样燃烧序列图像及图像处理技术，计算出了复合推进剂的燃速约为3.41 mm/s。基于含能材料一维激光点火模型，对试样的点火燃烧进行数值模拟，点火延迟时间的计算结果与实验情况比较吻合，并得到了激光作用的推进剂表面温度随时间及激光强度的变化历程。
激光器 激光点火 AP/THPB复合推进剂 点火燃烧 数值模拟
近年来，惯性约束聚变点火工程将Ca4YO(BO3)3（简称YCOB）晶体视作快点火核聚变装置中频率转换器件中非线性材料的重要候选，大尺寸YCOB晶体的生长成为其获得重大应用的关键。结合最近几年的研究工作以及国内外YCOB晶体的生长情况，介绍了YCOB晶体的生长情况特别是大尺寸晶体生长的研究进展，并对将来的生长研究的前景进行了展望。
材料 非线性光学晶体 激光点火 晶体生长 光学学报
2012, 32(s1): s116003
1 南京理工大学化工学院， 江苏 南京 210094
2 安徽理工大学化工学院， 安徽 淮南 232001
为了研究激光点火过程中的化学反应历程，采用光谱分析方法分析研究了1064 nm脉冲激光作用下石墨/硝酸钾烟火药剂的激光烧蚀发射光谱。测试分析表明激光作用过程中烧蚀的光谱具有线状光谱的特性，波长主要分布在300~600 nm之间。光谱谱线揭示了烧蚀解离的谱线组成主要有N、O、C、K的原子光谱和离子光谱，在能量密度为46.7 J/cm2的激光作用下，NⅡ385.61 nm谱线最强，OⅡ441.70 nm谱线最弱。烧蚀产物在气相中发生燃烧反应。
光谱学 激光点火 光谱分析 发射光谱 激光烧蚀 石墨/硝酸钾 激光与光电子学进展
2012, 49(8): 083002
