強激光遠場輻射光學材料的熱效應(yīng)研究.pdf

1、激光經(jīng)過差不多六十年的快速發(fā)展，如今在社會的各個領(lǐng)域都能見到它的身影。特別是隨著技術(shù)的革新，激光的功率越來越大，這也為激光應(yīng)用開辟了新領(lǐng)域－激光武器。激光武器由于具有高精度、抗干擾能力強和機動性好等特點，各國都投入了大量的精力對其開展研究。
　　本文主要圍繞強激光遠場輻射光學材料的溫度場展開，分析了強激光在大氣中傳輸?shù)臋C理，較為詳細的推導了由連續(xù)激光造成的穩(wěn)態(tài)熱暈效應(yīng)的方程式以及由脈沖激光造成的瞬態(tài)熱暈效應(yīng)的方程式；分析了強激光輻

2、射光學材料的機理以及激光束在材料中的傳輸特點和受到的影響，研究了激光束進入光學材料后的吸收機制并推導出了相關(guān)的熱傳導公式；結(jié)合實際情況分別推導了直角坐標系和圓柱坐標系下高斯型激光束輻照射光學材料的三維溫度場；詳細推導了短脈沖激光、長脈沖激光以及連續(xù)激光遠場輻射光學材料溫度場的解。
　　本文的主要工作如下：
　　1.介紹了強激光在大氣中傳輸時產(chǎn)生熱暈效應(yīng)的物理機理，從激光與大氣之間相互作用方程出發(fā)，闡述了連續(xù)激光受到的穩(wěn)態(tài)熱暈

3、效應(yīng)以及脈沖激光受到的瞬態(tài)熱暈效應(yīng)的特性和解析結(jié)果。并通過數(shù)值模擬分析了激光初始發(fā)射功率、激光在大氣中傳輸?shù)木嚯x、激光束腰半徑以及風速對穩(wěn)態(tài)熱暈效應(yīng)的影響。對比分析了短脈沖激光和長脈沖激光受到的瞬態(tài)熱暈效應(yīng)的區(qū)別。
　　2.分析了激光輻射光學材料過程中，光學材料對入射光束的反射、透射和吸收物理機制。研究了強激光與光學材料兩者相互作用的物理機理，分析了本征吸收、自聚焦效應(yīng)、多光子電離和電子崩、雜質(zhì)缺陷以及非線性吸收過程。研究了強激光

4、輻射光學材料時，激光束在材料中引起的熱量轉(zhuǎn)移過程、運用麥克斯韋方程組，推導了直角坐標系下的熱傳導方程，并給出了圓柱坐標系下含內(nèi)熱源的熱傳導方程式。
　　3.從熱傳導方程出發(fā)，運用積分變換法，分別在直角坐標系和圓柱坐標系下，推導出強激光輻射光學材料的三維溫度場函數(shù)。采用解析方法分析了光學材料SiC溫度場分布，并與商業(yè)軟件COMSOL的有限元數(shù)值分析結(jié)果對比。
　　4.基于高斯光束的瞬態(tài)熱暈效應(yīng)，推導出長脈沖和短脈沖遠場輻射光學