短脉冲激光驱动微球运动研究

发布时间：2020-05-07 18:23

【摘要】：光是一种能量的载体且具有粒子性特征,因此当光传播过程中会产生一定量的推力,但是由于普通光的能量密度不足以推动物体向前移动。激光的出现使利用光推进物体产生移动成为了可能。激光推进作为一种使用激光作为推进能量源的推进技术,现已成功实现利用高能量激光聚焦推动大尺寸物体沿激光方向移动,并在小型卫星的姿态调整中有所应用。随着科学技术的迅速发展,人们对于微观世界的探索也越来越多,因此激光推进对于微观世界内的推进规律也有着非常重要意义。本文首先介绍了从提出激光推进的概念至今将近65年内的国内外研究现状。然后介绍了激光推进在不同环境下所产生不同的推进效果,尤其是详细介绍了激光在空气中诱导产生空气等离子体,随后高温高压的等离子体在爆破时产生的等离子体冲击波在传播过程中会对途经物体产生推力,并且对冲击波压力理论分析做了详细的介绍。具体工作内容如下:首先,利用热熔融法自主设计制作了烧制玻璃微球的烧制装置,以及利用热拉伸法在光纤焊接机中拉制锥形光纤,并实现光纤尖端直径可控。然后,在此基础上使用了532nm脉冲激光推进微米量级的玻璃微球的实验,研究得到了微球运动情况与激光的输出能量和微球尺寸大小的变化规律,并且实验结果与等离子体爆破理论的分析结果基本相符。最后,为了提高激光在空气中的推进效率,提出了激光在毛细管中推进玻璃微球的实验方案。并且在实验中发现激光在毛细管中除了能提高推进效率外,当微球距离光纤端面一定距离时,激光会对微球产生吸力的作用。并根据激光产生的吸力现象做了一定的实验和模型分析研究,并得出这种现象同样是由于激光诱导产生的等离子体爆破产生的推力。
【图文】：

图 2.1 激光照射到靶材料时推进物体运动示意图空环境中，靶材料的动力来源主要是由激光致靶材料分子吸收高能激光传输的反向喷射出去，并给予靶材料向前推动的动力以及光子冲击靶材动量推动靶材料的动力组成。如图 2.1 示意图所示，，图中红色线指的是激

.2 激光击穿空气产生的等离子体伴随冲击波产生的纹影图激光推进由于其对环境条件要求低等原因而得到推进靶材料时，激光除了会激发靶材料表面分子喷激光能量后温度迅速上升，随之周围空气的温度
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249

【参考文献】

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1 孔新红;郝东山;;超强激光等离子体推进新机制[J];光学技术;2015年04期

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3 文明;李倩;金星;叶继飞;;聚焦角度对空气中激光维持爆轰波的影响[J];航空学报;2009年09期

4 刘建华;柳权;;激光清洗技术的应用[J];光机电信息;2006年01期

5 姚建铨,安源,赵海泉;光镊技术的发展与应用[J];光电子·激光;2004年01期

6 柯常军,万重怡;激光推进飞行器技术[J];激光与光电子学进展;2003年08期

7 辜建辉,李再光,陈殊殊;高能激光与材料相互作用及其动力学过程研究[J];激光杂志;1992年02期

8 郭振华;许德胜;;高功率密度激光辐射效应[J];激光技术;1989年05期

本文编号：2653367