强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

禹烨; 牛燕雄; 王秀生; 刘杰; 姜楠

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

强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

禹烨 , 牛燕雄 , 王秀生 , 刘杰 , 姜楠

文章导航 > 激光技术 > 2007 > 31(2): 182-184

引用本文:

Citation:

强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

1.
解放军军械工程学院, 光学与电子工程系, 石家庄, 050003;
2.
清华大学, 精密仪器与机械学系, 精密仪器测试技术与仪器国家重点实验室, 北京, 100084

作者简介: 禹烨(1983- ),男,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用方面的研究..

通讯作者: 牛燕雄, niuyanxiong@263.net ;

中图分类号: O436

Numerical simulation of steady-state thermal blooming about high power laser

1.
Department of Optics & Electron Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China;
2.
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Corresponding author: NIU Yan-xiong, niuyanxiong@263.net ;

CLC number: O436

摘要: 为了研究强激光在大气传输过程中产生的热晕效应,采用数值模拟的方法,对无风时稳态热晕效应的影响参数进行了求解,探讨了无风稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响。结果表明,无风稳态热晕效应存在时,随发射功率的增大,一定传输距离截面上的峰值功率密度先增大后减小;截面上的峰值光强随基模高斯光束的腰斑半径的增大而增大;随着传输距离的增大,截面上峰值光强在逐渐减小,能量在逐渐向周围扩展;在一定条件下,截面上的光强分布会呈现中心光强小于周围光强的“草帽型”分布。该结论对研究强激光在远场的辐照效应是有帮助的。
- 激光光学 /
- 稳态热晕 /
- 数值模拟 /
- 光强分布
Abstract: When high power laser transmits in the atmosphere,thermal blooming will be generated.In order to study the phenomenon,the effect parameters to steady-state thermal blooming without wind are solved in detail by numerical simulation.It is studied that both epaxial light intensity and energy distribution at far field are affected by steady-state thermal blooming without wind.The study results indicate that as emission power increases,the peak power density on the section of a certain distance will increase firstly,then it will descend and that the peak light intensity on the section will increase with the increasing of spot radius of basic mode Gaussian beam.As the propagation distance increases,the peak light intensity on the section will descend gradually,and the laser energy will spread.The light intensity distribution exhibits straw hat shape on a certain conditions,in other word to say,the central light intensity is less than acroteric light intensity.The results is helpful to the research of high power laser's irradiation effect at far field.

[1]	SU Y,WANG M.High energy laser system[M].Beijing:National Defence Industry Press,2004.143～144(in Chinese).
[2]	GEBHARDT F G.Twenty-five years of thermal blooming:an overview[J].SPIE,1990,1221:2～25.
[3]	WANG M,SU Y.Computation and analysis on focus shift of laser caused by atmospheric thermal blooming[J].Calculation Physics,2002,19(5):449～452(in Chinese).
[4]	ZHENG Zh,LIU Y X,LÜ B D.Propagation properties of Hermite-Laguerre-Gaussian beam[J].Laser Technology,2005,29(6):641～644(in Chinese).
[5]	QIANG X W.Analytical investigation on nonlinear thermal distortion effect of laser beams propagation in the atmosphere[J].Infrared and and Laser Engineering,2000,29(6):6～10(in Chinese).
[6]	LIU J,LIU Sh F,JIN G.Thermal effects on laser propagating in a closed tube with air[J].Journal of Optoelectronics · Laser,2004,15(1):100～103(in Chinese).
[7]	LI Zh G,WANG Sh B,GUO D H et al.Experimental study of guiding and triggering of air discharges by laser-induced plasma[J].Laser Technology,1999,23(6):332～334(in Chinese).
[8]	TAO X Y,JI X L,LÜ B D.Numerical simulation of the thermal effect in a beam control system[J].Laser Technology,2003,27(6):514～516,596(in Chinese).
[9]	GE Z M,LÜ Zh W,LIN D Y.The research and development of the stimulated Brillouin scattering in the optical component[J].Laser Technology,2002,26(5):375～378(in Chinese).
[10]	LÜ B D.Propagation and control of high-power lasers[M].Beijing:National Defence Industry Press,1999.254～259(in Chinese).

[1]	张家雷 , 谭福利 , 王伟平 . 光强分布对激光辐照下柱壳热力学行为的影响. 激光技术, 2010, 34(5): 697-700. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.033
[2]	杨海林 , 牛燕雄 , 沈学举 , 武东生 , 张鹏 , 姜楠 . 烟幕对激光干扰效果的数值模拟研究. 激光技术, 2008, 32(5): 513-516.
[3]	王秀凤 , 吕晓东 , 陈光南 , 胡世光 . 激光强化温度场的数值模拟与校验. 激光技术, 2004, 28(2): 162-165.
[4]	王霄 , 陈怡星 , 刘会霞 , 刘长京 , 丁国民 . 激光微造型中烧蚀热场及弹坑的数值模拟. 激光技术, 2007, 31(6): 565-567,580.
[5]	张庆国 , 贺健 . 用共振激光雷达探测热层氦浓度的数值模拟. 激光技术, 2008, 32(2): 171-173.
[6]	陆靖 , 孙文磊 , 陈子豪 , 邢学峰 , 杨凯欣 , 周浩南 , 刘德明 . 热作模具表面激光熔覆H13的数值模拟及实验研究. 激光技术, 2023, 47(4): 558-564. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.04.018
[7]	王浩冉 , 夏福源 , 田友伟 . 脉宽对激光撞击电子辐射峰值影响的模拟计算. 激光技术, 2022, 46(4): 561-566. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.020
[8]	刘顺洪 , 吉巧杰 , 扬晶 . 钢管激光弯曲成形的数值模拟. 激光技术, 2006, 30(4): 355-359.
[9]	郭嘉伟 , 李彤 , 牛瑞华 , 薛亮平 , 李燕凌 , 王宏元 . Cr,Tm,Ho:YAG激光器温度特性的数值分析. 激光技术, 2011, 35(6): 761-764. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.010
[10]	和一凡 , 申雨婷 , 王文霄 , 田友伟 . 激光脉冲初始相位对电子辐射的影响. 激光技术, 2023, 47(1): 103-107. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.01.016
[11]	刘顺洪 , 万鹏腾 , 杨晶 . 激光弯曲成形数值模拟的研究进展. 激光技术, 2002, 26(3): 161-164.
[12]	刘子昂 , 石伟 , 汪诚 . 激光冲击强化残余应力的数值模拟研究. 激光技术, 2017, 41(1): 1-5. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.001
[13]	王明宇 , 周跃进 , 郭冲 . 激光超声检测表面裂纹深度的数值模拟. 激光技术, 2017, 41(2): 178-181. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.006
[14]	杨洪亮 , 金湘中 , 修腾飞 , 费鑫江 , 叶颖 . 钢/铝异种金属光纤激光焊接数值模拟. 激光技术, 2016, 40(4): 606-609. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.031
[15]	李晓锋 , 周昕 , 卢熙 , 伍波 , 杨泽后 , 陈涌 , 周鼎富 , 侯天晋 . 激光在烟雾中传输特性的数值模拟分析. 激光技术, 2010, 34(3): 381-384. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.027
[16]	汪建敏 , 周群立 , 姜银方 , 张梦蕾 , 程科升 , 万里 , 赵龑 . 中空激光冲击金属板料变形的数值模拟. 激光技术, 2012, 36(6): 727-730. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.004
[17]	徐光勇 , 吴健 , 杨春平 , 何武光 , 韩勇 . 高斯光束在大气湍流中的数值模拟和光强起伏. 激光技术, 2008, 32(5): 548-550.
[18]	李明海 , 柳爱国 , 宋耀祖 . 激光放大介质温度场和热应力场的数值模拟. 激光技术, 2002, 26(2): 86-89.
[19]	李小芬 , 左都罗 , 程祖海 . 紫外预电离TEA CO2激光器放电过程的数值模拟. 激光技术, 2004, 28(5): 476-479.
[20]	许伯强 , 刘洪凯 , 徐桂东 , 徐晨光 , 李俊敏 . 基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟. 激光技术, 2014, 38(2): 230-235. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.018

点击查看大图

计量

文章访问数: 3635
HTML全文浏览量: 649
PDF下载量: 489
被引次数: 0

强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

通讯作者: 牛燕雄, niuyanxiong@263.net;

作者简介: 禹烨(1983- ),男,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用方面的研究.

1. 解放军军械工程学院, 光学与电子工程系, 石家庄, 050003;
2. 清华大学, 精密仪器与机械学系, 精密仪器测试技术与仪器国家重点实验室, 北京, 100084

收稿日期: 2006-01-17
录用日期: 2006-04-20
网络出版日期: 2007-04-25

关键词:

摘要: 为了研究强激光在大气传输过程中产生的热晕效应,采用数值模拟的方法,对无风时稳态热晕效应的影响参数进行了求解,探讨了无风稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响。结果表明,无风稳态热晕效应存在时,随发射功率的增大,一定传输距离截面上的峰值功率密度先增大后减小;截面上的峰值光强随基模高斯光束的腰斑半径的增大而增大;随着传输距离的增大,截面上峰值光强在逐渐减小,能量在逐渐向周围扩展;在一定条件下,截面上的光强分布会呈现中心光强小于周围光强的“草帽型”分布。该结论对研究强激光在远场的辐照效应是有帮助的。