激光冲量耦合作用检测及实验研究
与传统的化学火箭推进和电推进等方式相比，激光推进作为一种新型的推进方式，以其比冲大、成本低、高可靠、污染小、易控制等特点和广阔的应用前景，备受各国广泛的关注。世界范围内对激光推进的研究主要从以下三个方面进行，第一是激光推进过程中激光与工质的相互作用机理研究，包括激光辐照靶材产生靶蒸气、蒸气电离产生等离子体、等离子体形成冲击波并作用靶面完成冲量耦合等各阶段中激光与物质复杂的相互作用;第二是通过实验研究激光自身的某些参数（如波长、频率、脉宽等）、环境因素（如温度、气压、气体种类等）和靶材特性（如靶材料、靶结构等）对激光推进效果的影响;第三是在建模的基础上通过数值计算并结合实验研究。激光推进的主要参数是冲量耦合系数和比冲。
本文在大气环境下，围绕火箭烧蚀模式激光推进，使用Nd∶YAG激光器初步研究了调Q开关激发的532nm单脉冲激光与不同材料纳米薄膜的冲量耦合作用。
首先对激光作用靶面冲量产生和传递的整个过程的作用机理和相关理论进行了总结。然后在调研文献的基础上，经过比较各种不同的激光冲量耦合检测方法的优缺点，最终确定采用现场自定标压力传感器方法进行激光作用靶面冲量的测量。并通过重力定标实验较为准确地确定了实验所需的压电陶瓷传感器探头的测量范围。在选定并校准好探头的基础上，通过在实验中加入激光器、光学聚焦元件、能量监测元件和信号检测元件等部分形成了最后总的激光冲量耦合检测实验方案。
其次，通过真空热蒸发和粒子束溅射沉积薄膜制备的方法在压电陶瓷探头表面分别制备了不同厚度和不同面积的A1膜靶(200nm)和Ge膜靶(150nm、400nm、1um)。在激光能量较弱（mJ量级）的情况下，通过实验分别研究了不同靶位置、入射激光功率密度以及靶特性对激光冲量耦合系数的影响。
本文为继续深入研究激光与薄膜靶的相互力学作用提供理论和实验依据。
激光冲量耦合;纳米薄膜;Nd∶YAG激光器;单脉冲激光;压电陶瓷
河南师范大学
硕士
物理电子学
彭玉峰
2013
中文
TN248
80
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）