巫晓莉

（中国空间技术研究院， 北京 100094）

0 引言

激光辐照靶材（如金属铝）表面时，部分激光能量被反射，其余激光能量透过靶材并被靶材所吸收。吸收的激光能量在靶材内部沉积并加热靶材， 使靶材的温度逐渐升高，随着吸收能量的增加导致靶材的熔融和气化，这种伴随有烧蚀物质发生迁移的过程称为激光烧蚀。

当激光辐照靶材时，随着靶材深度的增加，吸收的激光能量在靶内部传播过程中持续减弱， 能量强度按照指数规律衰减， 国内外学者一般采用Beer-Lambert 定律[1]描述激光热源在靶材内部的衰减过程。 对于金属烧蚀来说，由于靶材的特征吸收深度远小于激光光斑大小，所以垂直于靶材表面方向的温度梯度比平行于靶表面方向的温度梯度大几个数量级， 因此很多学者建立了沿激光入射方向的一维热传导模型来分析激光对金属靶材的加热过程[2，3]。 宏观上，激光对靶材的加热模型可以忽略微观上光子、 电子与晶格声子的相互作用， 最终导致温度的升高。 这个过程可以根据能量守恒定律和经典傅立叶定理推导[4]。

在金属靶材烧蚀实验方面，文献[5]研究了用不同脉冲长度（微秒，纳秒，皮秒和飞秒）的激光烧蚀同一种金属物质的烧蚀质量。 实验结果表明，随着脉冲长度的减小，烧蚀在工质上所形成的的烧蚀空洞的形状越来越整齐。这主要是因为热传导效应随着脉冲长度的减小而减弱。因此，同样激光能量下，短脉冲激光烧蚀质量最大。……