激光烧蚀金属颗粒

澄清生成机理

该研究提出的三相烧蚀模型首次解释了铝合金在杂散光作用下产生金属颗粒污染物的机制，为高功率激光装置光学元件的损伤预防提供了理论依据。

Chuan, Ma · Hu, Shuo · Siyu, Wu · 刘浩哲 · 73865438 · Dong, Bo · Shuai, Zhang · Yangke, Gao · 卢礼华 · 陈家轩

Optics and Lasers in Engineering 2025

参数信息

蒸发速率最大低估量

~1380 kg m⁻² s⁻¹

羽流速度最大低估量

~450 m s⁻¹

技术优势

首次揭示机理

建立三相烧蚀模型，首次阐明了金属颗粒污染物的生成机制，而之前研究未涉及。

模型更准确

与忽略环境压力项的简化模型相比，本模型计算的蒸发速率和羽流速度最大偏差分别达约1380 kg m⁻² s⁻¹和约450 m s⁻¹。

可预测损伤范围

结合热损伤原理和验证实验，将靶材损伤程度表征为四个同心带状区域，可外推至烧蚀边缘。

应用场景

• 激光损伤防护：提供杂散光诱导损伤的理论指导，保护高功率激光装置光学元件。
• 高功率光学元件：阐明光学元件前驱体对激光损伤阈值的影响，指导元件防护。
• 航空铝合金结构：预测铝合金结构在杂散光下的烧蚀损伤和颗粒污染。
• 激光加工质量控制：通过颗粒生成机理的认知，控制激光加工中的金属颗粒污染。
• 等离子体诊断：提供烧蚀羽流速度和蒸发速率的量化诊断依据。