激光效应与工程应用

目录 第1章激光效应及工程应用概论 1.1引言 1.2光的本质特性 1.2.1光的意义 1.2.2光的产生 1.2.3光的本质 1.2.4光的波粒二象性 1.3激光技术的发展 1.3.1激光技术国外发展史 1.3.2激光技术在国内的发展 1.4激光的基本特性 1.4.1激光的基本特性及应用 1.4.2激光束参量描述 1.5典型激光器 1.5.1固体激光器 1.5.2气体激光器 1.5.3光纤激光器 1.5.4半导体激光器 1.5.5自由电子激光器 1.5.6高峰值功率激光系统 1.6激光波动描述及物质线性响应 1.6.1材料对激光的宏观描述 1.6.2激光传输的电磁理论描述 1.6.3材料对激光响应的微观描述 1.6.4材料特性对激光的响应规律 1.6.5散射效应 1.7激光量子描述及电离效应 1.7.1线性电离(单光子电离)效应 1.7.2非线性电离效应 1.8激光等离子体效应 1.8.1等离子体 1.8.2激光等离子体的产生 1.8.3激光等离子体的作用效应 1.9激光技术应用简介 1.9.1激光化学 1.9.2激光医疗 1.9.3超快超强物理 1.9.4激光加工 1.9.5激光探测 1.9.6军事应用 1.10总结 参考文献 第2章飞秒激光特性及作用效应 2.1引言 2.2飞秒激光技术 2.2.1脉宽压缩和能量提升技术 2.2.2典型的飞秒激光器 2.2.3飞秒激光器的扩展 2.3飞秒激光与物质相互作用的机理 2.3.1飞秒激光与金属材料的相互作用机理 2.3.2超短脉冲与金属作用的热力学模型 2.3.3飞秒激光与电介质材料作用原理 2.4飞秒激光脉冲微纳加工 2.4.1飞秒激光去除机制 2.4.2飞秒激光加工的优势 2.4.3飞秒激光微加工的方法 2.4.4飞秒微加工存在的问题 2.5飞秒激光微孔制造与特性研究 2.5.1需求背景 2.5.2表面贴片法提高微孔加工质量 2.5.3表面辅助薄膜法提高微孔加工质量 2.5.4理论分析 2.5.5小结 2.6石英基底的微流体通道制造 2.6.1研究背景 2.6.2飞秒激光直写与化学腐蚀结合法 2.7超短激光的前沿应用 2.7.1超快领域 2.7.2超强领域 2.7.3超精细微加工领域 2.8总结与展望 参考文献 第3章激光除漆的机理、参量控制和优化 3.1需求背景 3.1.1传统清洗方法 3.1.2激光清洗的优势 3.1.3激光清洗的分类和机理 3.2激光除漆机理和效应 3.2.1热力学效应 3.2.2激光相变烧蚀效应 3.2.3激光等离子体效应 3.2.4声波震碎 3.2.5光子压力 3.3大气环境下激光除漆的参量优化和选择 3.3.1激光参量选择的必要性 3.3.2实验研究 3.3.3理论研究 3.3.4油漆去除*佳激光脉冲参数的确定 3.3.5小结 3.4激光湿法除漆的参量优化和选择 3.4.1激光湿法除漆的特征 3.4.2实验结果 3.4.3理论分析 3.4.4水中油漆的去除机制和条件 3.4.5小结 3.5飞机蒙皮多层漆的激光清洗机制及参量选择 3.5.1飞机蒙皮清洗的必要性 3.5.2实验研究 3.5.3理论分析 3.5.4飞机蒙皮分层可控激光清洗 3.5.5小结 3.6基于声光法的飞机蒙皮分层除漆复合监测 3.6.1引言 3.6.2基于光谱和声学的监测法 3.6.3小结 3.7总结 参考文献 第4章激光等离子体清洗微纳颗粒 4.1引言 4.1.1微纳颗粒污染的危害 4.1.2传统的微纳颗粒清洗技术及其局限性 4.2激光等离子体特性 4.2.1激光等离子体的产生 4.2.2激光等离子体冲击波的形成 4.2.3激光等离子体冲击波理论模型 4.3微纳颗粒与基底表面的吸附机理 4.3.1吸附力类型 4.3.2影响吸附力大小的因素 4.3.3颗粒去除机理理论 4.3.4小结 4.4颗粒去除的影响因素和去除极限 4.4.1实验研究 4.4.2微纳颗粒清除粒径理论极限研究 4.4.3激光等离子体压力的空间分布 4.4.4微粒去除的激光工作条件 4.5微纳颗粒清洗的空间效应 4.5.1激光等离子体冲击波去除颗粒实验 4.5.2等离子体清洗微纳颗粒的空间效应的理论研究 4.5.3小结 4.6微纳颗粒去除的热力学作用效应 4.6.1颗粒特性的演化 4.6.2微纳颗粒相变的理论分析 4.6.3小结 4.7激光等离子体去除微纳颗粒的基底损伤问题 4.7.1颗粒诱导损伤坑形貌 4.7.2基底损伤的理论研究 4.7.3小结 4.8微纳颗粒去除的极限问题 4.8.1微纳颗粒清除残留极限 4.8.2微纳颗粒清除极限的理论分析 4.8.3小结 4.9透明基底表面微纳颗粒激光清洗研究 4.9.1透明光学元件基底表面颗粒杂质的危害 4.9.2实验研究 4.9.3理论分析 4.9.4小结 4.10总结 参考文献 第5章激光等离子体光谱特性及其在环境中的应用 5.1引言 5.2激光等离子体基本特性 5.2.1等离子体电子温度和电子密度空间分布特性 5.2.2自吸收特性 5.3LIBS技术用于元素分析 5.3.1定性分析 5.3.2半定量分析 5.3.3定量分析 5.4基于激光等离子体的油水分层溶液的厚度检测 5.4.1实验装置 5.4.2油水分层液面的等离子体电子密度和电子温度空间分布 5.4.3特征峰选择 5.4.4基于等离子体光谱法的油厚检测误差分析 5.5等离子光谱法检测分层溶液厚度的方法 5.5.1分层溶液特征元素和特征峰选择 5.5.2光谱强度对上层溶液厚度表征理论推导 5.5.3分层溶液厚度检测误差来源 5.5.4小结 5.6利用激光诱导等离子体快速光降解亚甲基蓝 5.6.1工业需求 5.6.2实验研究 5.6.3光催化作用机理 5.6.4降解效率的影响因素 5.6.5激光能量对降解效果的影响 5.6.6初始H2O2浓度的影响 5.7总结 参考文献 第6章激光诱导光学材料损伤 6.1引言 6.2激光在光学材料的电离击穿、能量沉积及损伤问题 6.2.1激光脉冲能量截断和沉积的机理 6.2.2激光脉冲能量的空间沉积特性及诱导损伤特性 6.2.3基于图像处理的激光诱导损伤特性自动识别 6.3激光能量的直接沉积及诱导相爆炸研究 6.4激光等离子体诱导玻璃损伤 6.4.1激光等离子体特性 6.4.2激光等离子体冲击波对玻璃前表面的冲击损伤 6.4.3纳秒激光诱导熔石英后表面损伤及减缓方式 6.4.4小结 6.5激光诱导透明介质体损伤的形貌特性及机理研究 6.5.1透明材料体损伤特征 6.5.2实验研究 6.5.3理论分析 6.5.4基于损伤形貌的实验条件判断 6.5.5小结 6.6总结 参考文献 第7章激光诱导光学薄膜损伤 7.1激光诱导光学薄膜损伤的相关理论 7.1.1研究背景 7.1.2激光诱导光学材料的损伤机理 7.1.3激光诱导光学薄膜损伤的主要研究方法和结论 7.1.4小结 7.2杂质微粒诱导金属薄膜损伤特性 7.2.1杂质诱导金属薄膜损伤 7.2.2金属薄膜的激光损伤形貌 7.2.3激光诱导薄膜损伤的理论分析 7.2.4小结 7.3杂质微粒诱导电介质薄膜损伤特性 7.3.1杂质微粒 7.3.2杂质微粒诱导薄膜损伤的机理 7.3.3激光等离子体诱导薄膜损伤形貌 7.3.4小结 7.4激光等离子体诱导光学薄膜的损伤特性 7.4.1激光等离子体对薄膜的损伤 7.4.2激光等离子体诱导薄膜损伤特性 7.4.3理论分析 7.4.4小结 7.5薄膜工艺对Ta2O5薄膜光电及激光损伤特性的影响 7.5.1Ta2O5薄膜特性 7.5.2Ta2O5薄膜的制备和原理 7.5.3薄膜的微观特性 7.5.4镀膜过程对薄膜特性的影响 7.5.5小结 7.6总结 参考文献 索引