纳秒激光诱导空气冲击波的演化过程研究
2021-12-11李娜于远达高勋林景全
长春理工大学学报(自然科学版) 2021年6期
关键词:方向
李娜,于远达,高勋,林景全
(长春理工大学 理学院,长春 130022)
纳秒脉冲激光与物质相互作用的过程中,当激光功率密度大于108W/cm2时,就会诱导击穿靶材从而产生等离子体,伴随着激光等离子体的膨胀过程,就会产生等离子体冲击波(shock wave)[1]。在等离子体冲击波向前膨胀的过程中,压缩冲击波前位置的周围环境空气形成间断层,从而改变环境空气的物理特性[2]。目前激光等离子体冲击波方面的研究逐渐成为激光等离子体领域的研究热点,在激光推进[3]、激光薄膜沉积[4]、激光冲击波清洗(Laser Shockwave Cleaning)[5]、激光微结构切割[6]、激光冲击强化(Laser Shock Deposition)[7]等领域有着广泛潜在应用。
高功率密度的纳秒脉冲激光聚焦辐照靶材表面,脉冲前沿激光烧蚀靶材,诱导产生激光等离子体,逆激光入射方向快速膨胀,诱导产生的激光等离子体会吸收脉冲后沿激光能量,从而使激光等离子体内能增加,使得激光诱导等离子体冲击波在逆激光入射方向的膨胀速度达到104m/s[8]。章玉珠等人[9]利用波长 1 064 nm 的Nd:YAG激光作用在铝靶表面,得到了离焦量对冲击波力学效应的影响。张兴卫等人[10]利用阴影成像技术记录了激光作用在铝合金靶材上冲击波传播的时间演化物理过程。李超等人[11]对连续/脉冲复合激光光束辐照在铝靶材的热作用进行了仿真计算,得到了时间延时对连续/脉冲复合激光作用靶材的温度时间演化影响。刘天航等人[12]采用时间分辨阴影成像技术对空气中355 nm的纳秒激光作用在铝靶产生的等离子体冲击波进行了研究,得到了焦点位置对空气击穿和在靶材上产生的等离子体膨胀都有重大影响。……
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