孙震宇，冉宪文，汤文辉，徐志宏

（国防科学技术大学 理学院 工程物理研究所，长沙 410073）

0 引言

激光照射引起的材料熔化、气化、焦化、喷射或燃烧使得材料表面发生质量迁移的现象称为激光烧蚀。激光烧蚀是激光加工、激光毁伤破坏的基本物理过程，因而也是此领域的研究热点[1-4]。国外的研究较早，Mezines 等[5]考虑了重复频率激光对薄板的加热问题；Warren 等[6]主要考虑了一维烧蚀问题，包括材料的激光吸收系数与温度相关性以及发生气化或熔化的情形。El-Niclany 等[7]对均匀、连续激光辐照下半无限体材料的加热、熔化和气化问题进行了解析研究。国内也开展了大量研究，赵伊君[8]研究了激光与金属相互作用时，烧蚀蒸气的运动可用辐射流体力学方程描述；汤文辉等[9]采用了光滑粒子流体动力学（SPH）方法对典型靶的激 光烧蚀进行了数值模拟，研究了单层铝靶和环氧树脂/铝双层靶在激光辐照下的烧蚀形貌与温度场；常浩等[10]建立了一个复杂的一维热传导和流体动力学模型，并计算研究了激光功率密度对纳秒激光烧蚀冲量耦合影响。

从相关研究结果来看，影响激光对材料烧蚀效果的主要因素是激光功率密度和材料的光吸收系数，而光吸收系数又与材料表面温度相关——温度越高光吸收系数越大（对本问题研究的材料而言）。提高激光功率密度则可以增强对材料的烧蚀效果，然而对于平均功率一定的重频激光器，占空比减小可以增加激光峰值功率，使得材料有更多的时间将自身的热量通过热对流耗散到周围空气中，从而降低材料表面温度，使得光吸收系数减小。……