水中納秒激光等離子體屏蔽作用與聲波頻譜分析.pdf

1、本文主要從理論與實(shí)驗(yàn)方面研究高功率激光與液體物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的等離子體屏蔽現(xiàn)象和等離子體聲波頻譜特性，并對有關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。 在分析了激光擊穿工件形成等離子體的過程以及水約束區(qū)域中影響激光與工件耦合因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)電子速率方程和Maxwell波動(dòng)方程，建立了擊穿等離子體模型并對等離子體屏蔽現(xiàn)象進(jìn)行了分析，得到了不同入射激光功率密度時(shí)透射激光峰值功率密度及其持續(xù)時(shí)間的變化規(guī)律。 在考慮激光消融和等離子體成形和擴(kuò)散過程

2、等物理過程的基礎(chǔ)上，建立了約束區(qū)域激光等離子體屏蔽的自封閉數(shù)學(xué)模型。進(jìn)而利用激光等離子體擊穿模型，研究了不同峰值功率密度的入射激光進(jìn)入工件表面的壓力變化情況。 通過約束等離子體模型，研究了激光等離子體中瞬態(tài)原子數(shù)密度與電子數(shù)密度的變化情況，分析了波長532nm的等離子體壓力比波長1064nm的等離子體壓力大的原因。 采用基于光纖耦合的光束偏轉(zhuǎn)測試裝置研究了激光與水介質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的等離子體及其沖擊波，并根據(jù)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分

3、析了激光等離子體沖擊波衰減為聲波的變化規(guī)律，得到了等離子體沖擊波經(jīng)過傳輸衰減為聲波的距離隨入射激光能量增大而呈線性增長的關(guān)系。 采用水聽器獲得了激光在不同能量、不同波長和不同金屬材料情況下的激光等離子體聲波，并對采集的信號進(jìn)行了傅里葉變換；結(jié)果表明在不同條件下，激光等離子體聲波的峰值頻率分布差異不大，但入射能量的改變，作用激光在水下衰減特性改變和金屬表面離化能的不同，均會(huì)對峰值大小產(chǎn)生一定的影響。 本論文的研究成果有助于