功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响

章玉珠; 王广安; 沈中华; 倪晓武; 陆建

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响

章玉珠 , 王广安 , 沈中华 , 倪晓武 , 陆建

文章导航 > 激光技术 > 2007 > 31(6): 659-662

引用本文:

Citation:

功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响

1.
南京理工大学, 应用物理系, 南京, 210094

作者简介: 章玉珠(1974-),女,讲师,博士研究生,主要从事激光和物质相互作用方面的研究..

通讯作者: 陆建, lujian@mail.njust.edu.cn

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60578015)
中图分类号: TN249

Influence of intensity on mechanical effect of laser plasma shock wave

1.
Department of Applied Physics, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China

Corresponding author: LU Jian, lujian@mail.njust.edu.cn

CLC number: TN249

摘要: 为了研究入射激光功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响,利用波长1.06μm,脉冲能量42mJ~320mJ,脉宽10ns的Nd:YAG激光作用在Al靶上,研究了冲量耦合系数Cm和激光功率密度I0的关系.实验发现靶材在离焦度χ不同时,Cm和I的变化关系相似,而对应的最佳功率密度明显不同.在功率密度由低慢慢升高过程中,冲量耦合系数先随功率密度升高而增加,升到最大值后随功率密度增加而减小.通过分析激光等离子体的吸收作用和离焦度不同时激光和靶相互作用机理的不同,认为Cm出现峰值主要是受等离子体屏蔽效应的影响,稀疏波的作用使得焦斑处最佳功率密度最大,而焦斑处空气击穿消耗能量导致焦后Cm峰值减小.
- 激光技术 /
- 功率密度 /
- 等离子体冲击波 /
- 冲量耦合系数
Abstract: The dependence of the mechanics effect to the target induced by laser on laser intensity was reported.The experiments were performed by focusing output pulses of the Nd:YAG laser(10ns pulse width at 1.06 μm wavelength and 42mJ～320mJ pulse energy) on aluminum targets mounted on a ballistic pendulum.The data showed that there were different optimum intensities which gave a maximum Cm at different extant of depart from the focus(χ).And the impulse coupling coefficients(Cm) was determined by similar functions of intensity in the different χ.The Cm increases slowly with the increasing of laser intensity and decreases after it gets maximum quantity.According to the absorption of the plasma and the different laser-target interaction mechanisms at the different χ,the results show that there is the maximum Cm because of the plasma shielding effect;the optimum intensity is largest at the focus because of the effect caused by the rare faction wave and the maximum Cm at χ0 is smaller than the others due to the energy consuming of the air breakdown at the focus.
- laser technique /
- laser intensity /
- plasma shock wave /
- impulse coupling

[1]	ARAD B,ELIEZER S,GAZIT Y et al.Burn-through of thin aluminum foils by laser-driven ablation[J].J A P,1979,50(11):6817～6821.
[2]	ROSON D,MITTELDORF I J,KOTHANDARAMAN G.Coupling of pulsed 0.35μm laser radiation to aluminum alloys[J].J A P,1982,53(8):3190～3220.
[3]	MAN B Y,WANG X T.Impulse coupling to HgCdTe by a pulsed laser[J].Acta Optica Sinica,1998,18(8):1010～1014(in Chinese).
[4]	PHIPPS C R,LUKE J R,LIPPERT T et al.Micropropulsion using laser ablation[J].Appl Phys,2004,A79(4～6):1385～1389.
[5]	SCHALL W O,BOHN W L,ECKELEL H A.Lightcraft experiments in Germany[J].Proc SPIE,2000,4065:472～481.
[6]	HORISAWA H,KAWAKAMI M,KIMURA I.Laser-assisted pulsed plasma thruster for space propulsion applications[J].Appl Phys,2005,A81(2):303～310.
[7]	MA F J,TIAN Y W,HE F F et al.Ultra-short pulse la ser-induced damage in transparent materials[J].Laser Technology,2004,29(5):207～210(in Chinese).
[8]	QIN H,ZHENG R E,YANG A L.Influence of moist environment on the ablation threshold of copper[J].Laser technology,2003,27(6):497～499(in Chinese).
[9]	LIU Ch L,LO F,LIU X F et al.Investigation of incident laser absorption by vapor plume[J].High power laser and particle beams,1990,2(3),366～371(in Chinese).
[10]	PIRRI A N.Momentum transfer and plasma formation above a surface with a high-power CO2 laser[J].Physics Fluids,1973,16(9):1435～1440.
[11]	WALTERS C T,BARNES R H,BEVERLY R E.Initiation of laser-supported-detonation(LSD) waves[J].J A P,1978,49(5):2937～2949.
[12]	LU J,NI X W,HE A Zh.Physics of laser-material interaction[M].Beijing:Machinery Industry Press,1996.65～68(in Chinese).
[13]	ELLIOT L K,STANANLEY R B.Measurement of subsonic laser absorption wave propagation characteristics at 10.6μm[J].J A P,1974,45(11):4751～4759.
[14]	PHIPPS C R,Jr TURNER T P,HARRISON R F et al.Impulse coupling to targets in vacuum by KrF,HF,and CO2 single-pulse lasers[J].J A P,1988,64(3):1083～1096.

[1]	戴蜀娟 , 刘富荣 , 杨晓 , 邹鸿承 , 安承武 , 陆冬生 . 激光冲击在LY12CZ中形成冲击波的研究. 激光技术, 1997, 21(6): 330-333.
[2]	杨洁 , 韩敬华 , 段涛 , 孙年春 , 郭超 , 冯国英 , 刘全喜 . 纳秒激光去除铝板表面漆膜热力学过程分析. 激光技术, 2013, 37(6): 718-722. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.003
[3]	姜银方 , 应才苏 , 刘赤荣 , 石朝阳 , 周桂生 . 激光功率密度对板料激光冲击成形性能的影响. 激光技术, 2010, 34(1): 95-98. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.027
[4]	王成程 , 郑万国 , 马驰 , 高福华 , 田杨超 , 贾怀庭 , 袁静 , 魏晓峰 . 色分离光栅对光束近场调制影响实验研究. 激光技术, 2005, 29(5): 555-557.
[5]	康小平 , 吕百达 . 非傍轴旋转对称拉盖尔-高斯光束的远场发散角. 激光技术, 2006, 30(2): 181-182,185.
[6]	陈建平 , 倪晓武 , 陆建 , 卞保民 , 王亚伟 . 用于探测激光等离子体冲击波的光纤传感器. 激光技术, 2001, 25(2): 85-90.
[7]	赵小侠 , 罗文峰 , 张相武 , 李院院 , 杨森林 . 基于LIBS技术的黄铜等离子体特征参量的研究. 激光技术, 2013, 37(1): 93-96. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.023
[8]	袁红 , 童慧峰 , 李牧 , 孙承纬 . 强激光加载真空中铝靶冲量耦合的数值模拟. 激光技术, 2012, 36(4): 520-523. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.021
[9]	周素云 , 刘三秋 , 陶向阳 . 激光等离子体中密度孤波和自生磁场的数值模拟. 激光技术, 2007, 31(1): 8-11.
[10]	杨凯 , 秦中立 , 艾骏 , 刘建国 , 曾晓雁 . 纳秒光纤激光诱导等离子体沉积铜的研究. 激光技术, 2019, 43(2): 246-250. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.02.018
[11]	许贝贝 , 陆健 , 张宏超 , 高楼 , 唐懋 . 高真空激光等离子体的同步移相干涉诊断及仿真. 激光技术, 2024, 48(1): 14-19. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.01.003
[12]	罗锦锋 , 宋世军 , 王平秋 , 刘全喜 . 激光等离子体对硅表面微纳粒子除去机理研究. 激光技术, 2018, 42(4): 567-571. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.025
[13]	李凤舞 , 左都罗 , 王新兵 . CO₂激光诱导空气等离子体放电通道特性研究. 激光技术, 2017, 41(6): 831-835. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.013
[14]	周素素 , 王新兵 , 尹培琪 , 左都罗 . 脉冲激光诱导石墨等离子体羽辉特性研究. 激光技术, 2018, 42(6): 796-800. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.013
[15]	王均武 , 王新兵 , 左都罗 . 激光诱导放电等离子体羽辉的研究. 激光技术, 2020, 44(2): 173-177. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.006
[16]	尹培琪 , 王新兵 , 武耀星 , 孙秦 , 左都罗 . 脉冲Nd:YAG激光诱导水滴等离子体的实验研究. 激光技术, 2020, 44(6): 726-731. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.014
[17]	冯彩玲 , 王海旭 , 秦水介 . 激光诱导等离子体加工石英微通道的研究. 激光技术, 2010, 34(4): 433-435,451. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.001
[18]	朱新旺 , 王新兵 , 傅焰峰 , 卢彦兆 , 石玉华 . CO2激光等离子体极紫外光源收集镜研究. 激光技术, 2010, 34(6): 725-728. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.002
[19]	吴涛 , 王新兵 , 唐建 , 饶志明 , 王少义 . 缓冲气压对CO2激光Al靶等离子体参量的影响. 激光技术, 2011, 35(6): 800-803. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.021
[20]	张署光 , 张磊 , 余天宇 , 张满奎 . 激光除锈过程中的等离子体强度研究. 激光技术, 2013, 37(1): 56-58. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.014

点击查看大图

计量

文章访问数: 3784
HTML全文浏览量: 637
PDF下载量: 604
被引次数: 0

功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响

通讯作者: 陆建, lujian@mail.njust.edu.cn

作者简介: 章玉珠(1974-),女,讲师,博士研究生,主要从事激光和物质相互作用方面的研究.

1. 南京理工大学, 应用物理系, 南京, 210094

收稿日期: 2006-09-04
录用日期: 2006-10-31
网络出版日期: 2007-12-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60578015)

关键词:

摘要: 为了研究入射激光功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响,利用波长1.06μm,脉冲能量42mJ~320mJ,脉宽10ns的Nd:YAG激光作用在Al靶上,研究了冲量耦合系数Cm和激光功率密度I0的关系.实验发现靶材在离焦度χ不同时,Cm和I的变化关系相似,而对应的最佳功率密度明显不同.在功率密度由低慢慢升高过程中,冲量耦合系数先随功率密度升高而增加,升到最大值后随功率密度增加而减小.通过分析激光等离子体的吸收作用和离焦度不同时激光和靶相互作用机理的不同,认为Cm出现峰值主要是受等离子体屏蔽效应的影响,稀疏波的作用使得焦斑处最佳功率密度最大,而焦斑处空气击穿消耗能量导致焦后Cm峰值减小.