《超短雷射脈衝與烈性炸藥的相互作用》是依託南開大學，由王明偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超短雷射脈衝與烈性炸藥的相互作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王明偉
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超短脈衝雷射經過透鏡聚焦可以實現超強的功率密度（1020～1022 W／cm2），其與各種物質的相互作用是多光子非線性吸收的物理機制，可對任何材料實現無熱傳遞的微細加工。本課題提出從理論上利用超短脈衝與介質材料相互作用的動力學模型來確定超短雷射脈衝與烈性炸藥相互作用過程中的臨界脈衝寬度，通過計算機仿真論證超短脈衝雷射加工烈性炸藥的安全性；藉助超短脈衝雷射時間分辨泵浦探測技術和數字全息術，記錄雷射脈衝與炸藥相互作用的瞬態過程陰影圖和全息圖，提取安全加工的臨界衝擊壓強和臨界衝擊溫度，給出相應的雷射參數；從實驗上系統研究超短雷射脈衝與TNT（梯恩梯）和PETN（太安）兩種烈性炸藥的相互作用，實現對壓片式TNT和PETN的精密打孔和切割。研究意義在於發展超短脈衝雷射與物質相互作用的新理論，掌握具有自主智慧財產權的烈性炸藥及小型武器的超短脈衝雷射精細冷加工技術，填補國內空白，為我國軍工科技事業做貢獻。
結題摘要
本課題從理論上利用超短脈衝與介質材料相互作用的動力學模型來確定超短雷射脈衝與烈性炸藥相互作用過程中的臨界脈衝寬度，通過計算機仿真論證了超短脈衝雷射加工烈性炸藥的安全性；藉助超短脈衝雷射時間分辨泵浦探測技術和數字全息術，記錄雷射脈衝與炸藥相互作用的瞬態過程陰影圖和全息圖，提取了安全加工的臨界衝擊壓強和臨界衝擊溫度，給出相應的雷射參數；從理論上研究了超短雷射脈衝與TNT（梯恩梯）和PETN（太安）兩種烈性炸藥的相互作用機理，探索了利用飛秒雷射對烈性炸藥實現安全的“冷加工”的可行性，並對之前設計和加工的飛秒雷射加工炸藥的安全防護實驗裝置進行了改進。通過對點火藥的實驗研究，估算出飛秒雷射加工點火藥的加工閾值為 0.23 J/cm2，並給出了飛秒雷射加工點火藥的點火閾值為2.35 J/cm2，表明飛秒雷射加工過程的“冷加工”、“熱加工”可以依賴雷射參數實現轉換。以三維熱傳導模型為基礎，利用 ANSYS 有限元分析方法，模擬了單脈衝飛秒雷射作用後，點火藥樣品表面軸向和徑向的溫度分布情況，並分析得出單脈衝飛秒雷射加工點火藥的熱影響區半徑約為4 μm，燒蝕深度約為0.6 μm。利用飛秒雷射對紅磷樣品進行劃線實驗，在控制重複頻率和脈衝重疊個數的條件下，得到了雷射通量在5.04 J/cm2以下為飛秒雷射加工紅磷的安全雷射通量範圍；脈衝重疊個數為1時的燒蝕寬度為14.67 μm。在控制其它變數的情況下，得到脈衝重疊個數為100時的燒蝕閾值為0.0121 J/cm2，飛秒雷射加工紅磷的脈衝累積因子為1.0014。本課題研究意義在於發展超短脈衝雷射與物質相互作用的新理論，掌握具有自主智慧財產權的烈性炸藥及小型武器的超短脈衝雷射精細冷加工技術，填補國內空白，為我國軍工科技事業做貢獻。
