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纳秒激光辐照下KDP晶体表面缺陷引发的激光损伤动态行为建模
摘要： 透明介质光学元件激光诱导损伤问题严重制约了高功率激光系统的发展。通过建立多物理场耦合动力学模型研究KDP表面激光损伤的瞬态动态行为，是揭示纳秒激光损伤机理的重要途径。本研究以KDP晶体为例探究激光诱导表面损伤机理，基于电磁场、热传导和流体力学理论，建立了描述纳秒损伤过程演化的多物理场耦合动力学模型。该模型模拟了纳秒激光辐照过程中激光能量传输、热场分布及损伤形貌的动态变化，发现表面缺陷导致的光强增强对激光辐照区初始能量沉积和损伤起始具有重要作用，后续激光辐照中温度场与坑状形貌的演化有助于理解激光损伤过程。通过典型缺陷诱导激光损伤的形貌信息验证了该模型的可行性，本研究为阐释KDP晶体表面缺陷诱导的激光损伤提供了新见解，该模型也可推广应用于其他透明介质光学元件的激光损伤机理研究。
关键词： 激光诱导损伤、多物理场耦合模型、纳秒激光辐照、KDP晶体、表面缺陷
更新于2025-09-19 17:13:59
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单脉冲纳秒激光辐照下SiCp/AA2024复合材料的烧蚀行为
摘要： 本研究中，采用脉宽200纳秒、波长1064纳米的单脉冲纳秒光纤激光对均匀铝合金、平均粒径5微米与30微米的SiC材料及SiCp/AA2024复合材料进行辐照。激光脉冲作用下，均匀材料中形成规则圆形热影响区(HAZ)。复合材料中铝合金基体发生熔融飞溅，SiC颗粒受激光辐照后鼓胀。测量结果表明热影响区随脉冲能量密度呈对数规律增大。非线性拟合显示复合材料的损伤阈值最低，SiC均匀材料最高，不同平均粒径的SiCp/AA2024复合材料损伤阈值相近。实测SiC颗粒与铝合金基体的刻蚀深度均小于均匀材料对应值。热模拟揭示SiC颗粒与铝合金基体间存在热力耦合效应：纳秒激光作用下复合材料中SiC颗粒升温更快并将热量传递至基体，大尺寸SiC颗?；嵩际迦鄢厥蛊淦铀俚种平徊娇淌?。
关键词： 复合材料、相变、烧蚀机理、纳秒激光辐照、界面效应
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过优化盖板玻璃的荧光下转换提升太阳能电池效率
摘要： 本研究提出了一种通过发光下转换机制提高太阳能电池效率的新方法。采用多功能场辅助固态离子扩散技术，在不同实验条件下将金金属离子扩散至商用钠钙硅酸盐玻璃中。部分样品经纳秒激光辐照，使扩散离子聚集成二聚体和三聚体以增强其发光特性。通过傅里叶变换红外光谱分析了玻璃基质的结构改性情况，并分别进行光学吸收与发光测量来验证纳米团簇的共振等离子体吸收特性及样品作为发光下转换材料的适用性。在紫外激发波长（260和340 nm）下，掺杂样品相比未掺杂样品实现了太阳光谱的下转换。此外，与未辐照样品相比，纳秒激光辐照显著提升了掺杂样品的发光强度。通过测量覆盖处理盖板玻璃的硅太阳能电池在太阳模拟器照射下的输出功率，测试了这些样品的实际性能。最后采用维氏显微压痕法证实离子扩散同时提高了玻璃硬度。
关键词： 维氏硬度、离子扩散、功率转换效率、太阳能电池盖板玻璃、发光下转换、纳秒激光辐照
更新于2025-09-12 10:27:22