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斜向外磁场对强激光脉冲在等离子体介质中传播的影响
摘要： 本文利用微扰理论研究了强激光脉冲沿斜向外部磁场在碰撞磁化等离子体中传播时的自聚焦现象。推导了描述强激光脉冲与碰撞磁化等离子体相互作用的波动方程，并采用源相关展开（SDE）方法分析了激光光斑尺寸。研究表明：随着斜向外部磁场角度的增大，激光脉冲光斑尺寸减小，聚焦效果增强；斜向外部磁场能提升碰撞磁化等离子体中激光脉冲的自聚焦质量；ν/Ω0比值增大会导致激光光斑尺寸减小，从而增强等离子体中的激光自聚焦效应；此外，改变磁化等离子体中的碰撞效应也会提升自聚焦特性。
关键词： 斜向外磁场，碰撞磁化等离子体，源依赖展开法，激光光斑尺寸，自聚焦
更新于2025-09-23 15:19:57
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多短脉冲激光辐照铜靶产生的羽流中光斑尺寸对电离及等离子体屏蔽程度的影响
摘要： 研究采用数值方法模拟了大气压氩气背景下，铜靶受三束266纳米波长短脉冲激光簇照射（激光光斑直径20-500微米）引发的等离子体羽流膨胀过程。计算模型包含受照靶材的热力学模型和羽流膨胀的动力学模型，其中动力学模型通过改进的直接模拟蒙特卡洛方法实现，该方法可计算羽流中的电离效应和激光辐射吸收。实验条件设定为：无论光斑尺寸如何，首脉冲照射均不引发电离和吸收；第二脉冲时，冲击波在靶材后方诱发电离，该冲击波穿过前序脉冲产生的蒸汽羽流传播。模拟表明：第二及后续脉冲的电离程度与等离子体屏蔽效应随光斑尺寸增大而显著增强，这源于不同光斑尺寸下羽流脉冲间膨胀速率差异——较小光斑时，首脉冲导致的羽流密度温度骤降会抑制后续脉冲的等离子体点火。结果表明：当单脉冲羽流存在强相互作用时，采用数十微米量级光斑的激光器可有效缓解多脉冲激光烧蚀中的等离子体屏蔽效应。
关键词： 羽流膨胀、多脉冲辐照、激光光斑尺寸、激光烧蚀、等离子体屏蔽
更新于2025-09-23 15:19:57
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超短脉冲激光系统中激光光斑尺寸和形状对烧蚀效率的影响
摘要： 超短脉冲激光系统为各类应用提供了高精度、高质量的加工能力。然而工业界最迫切的需求之一是确定能实现高产能的最优工艺方案。就金属材料的超短脉冲激光加工而言，特定去除率（单位时间单位平均功率下的材料烧蚀体积）存在最大值，即存在使烧蚀效率达到最佳的优化能量密度。本研究采用波长1064nm和1030nm的10皮秒与350飞秒激光脉冲，探究了光斑尺寸与形状（高斯光束与平顶光束）对AISI 304（1.4301）不锈钢烧蚀效率的影响。研究发现：对于两种脉宽，随着高斯光斑尺寸增大，特定去除率均显著下降；而平顶光束的这种趋势较不明显，在光斑尺寸超过40微米时仅出现8%的特定去除率降幅。
关键词： 烧蚀效率、超短激光脉冲、平顶光束、特定去除率、激光光斑尺寸
更新于2025-09-12 10:27:22