飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟

王震; 付文静; 张蓉竹

doi:10.3788/IRLA201948.0706002

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飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟

王震, 付文静, 张蓉竹

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王震, 付文静, 张蓉竹. 飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706002-0706002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

引用本文:

王震, 付文静, 张蓉竹. 飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706002-0706002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

Wang Zhen, Fu Wenjing, Zhang Rongzhu. Numerical simulation of femtosecond laser multi-pulse ablation of metal iron[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 706002-0706002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

Citation:

Wang Zhen, Fu Wenjing, Zhang Rongzhu. Numerical simulation of femtosecond laser multi-pulse ablation of metal iron[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 706002-0706002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

1.
四川大学电子信息学院,四川成都 610064

基金项目:

国家高技术发展计划（863计划）（2015AA8042038）

详细信息

作者简介:
王震(1995-),男,硕士生,主要从事激光与材料相互作用方面的研究。Email:ksir.wang@qq.com

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士生导师,主要从事激光与光电子技术、精密光学制造与测试技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

中图分类号: TN24

Numerical simulation of femtosecond laser multi-pulse ablation of metal iron

1.
School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China

摘要: 从表面微结构加工需求出发，研究了超短脉冲对金属材料的烧蚀作用。利用双温方程推导了多脉冲辐照分析模型，分别对单脉冲及多脉冲烧蚀金属铁的温度变化规律进行了定量计算和比较。结果表明，激光能量密度、脉冲宽度、脉冲时间间隔是影响电子/晶格温度变化规律的几个主要因素，并最终绘制出了在不同的激光能量密度烧蚀下，材料达到烧蚀阈值需要的脉冲个数，以此为加工过程中的激光控制提供理论依据。
- 多脉冲辐照 /
- 激光能量密度 /
- 脉冲宽度 /
- 脉冲时间间隔
Abstract: According to the requirements of surface microstructural manufacture, the ablation effect of ultrashort pulses on metal materials was studied. By using the double temperature equation, a multi-pulse irradiation analysis model was established. And then the temperature variations rule of single-pulse and multi-pulse ablation metal iron were quantitatively calculated. The results show that some key parameters, such as laser fluence, pulse width, and pulse interval, have noticeably influence on the electron/lattice temperature variation. Finally the number of pulses that needed for the material to reach the ablation threshold under different laser fluence is plotted, which provides a theoretical basis for the laser control in the process.
- multi-pulse irradiation /
- laser fluence /
- pulse width /
- pulse interval

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飞秒激光多脉冲烧蚀金属铁的数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201948.0706002

1. 四川大学电子信息学院,四川成都 610064

作者简介:
王震(1995-),男,硕士生,主要从事激光与材料相互作用方面的研究。Email:ksir.wang@qq.com

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士生导师,主要从事激光与光电子技术、精密光学制造与测试技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

收稿日期: 2019-02-11
修回日期: 2019-03-21
刊出日期: 2019-07-25

基金项目:

国家高技术发展计划（863计划）（2015AA8042038）

中图分类号: TN24

关键词:

摘要: 从表面微结构加工需求出发，研究了超短脉冲对金属材料的烧蚀作用。利用双温方程推导了多脉冲辐照分析模型，分别对单脉冲及多脉冲烧蚀金属铁的温度变化规律进行了定量计算和比较。结果表明，激光能量密度、脉冲宽度、脉冲时间间隔是影响电子/晶格温度变化规律的几个主要因素，并最终绘制出了在不同的激光能量密度烧蚀下，材料达到烧蚀阈值需要的脉冲个数，以此为加工过程中的激光控制提供理论依据。