激光靶冲量实验下LSD波点燃阈值测定与分析

本文主要探讨了通过激光靶冲量耦合实验来确定激光支持爆轰波(LSD波)的点燃阈值。作者杨波、朱金荣及其团队，分别来自南京理工大学理学院、扬州大学物理科学与技术学院和南京航空航天大学理学院，他们利用实验数据和理论分析，对激光与材料相互作用过程中的关键参数进行了深入研究。 实验基础是基于激光靶冲量耦合实验，通过这种方法，研究人员计算了LSD波对铝靶产生的冲量和冲量耦合系数。他们利用悬摆动力学方程，结合实验中靶冲量与激光吸收区膨胀介质的比热比之间的Jouguet条件，分析了激光功率密度变化对激光吸收区介质比热比的影响。研究发现，随着激光功率密度的增加，比热比呈现出减小的趋势。 通过二维流体动力学数值模拟，作者揭示了激光靶冲量随时间的变化规律，这有助于理解激光吸收区介质特性随激光能量输入的动态变化。进一步地，他们根据等离子体和气体的比热比差异，定量分析了不同激光功率密度下激光吸收区中气体和等离子体的比例，这对于理解LSD波的形成机制至关重要。 最终，通过对等离子体含量随激光功率密度变化的分析，作者确定了LSD波的点燃阈值范围，大约在8到10毫焦耳/平方厘米（W/cm²），具体数值为0.01到0.07，这个结果与已有的文献报道相吻合。关键词包括激光与材料相互作用、LSD波点燃阈值、Jouguet条件、激光吸收区以及比热比，这些概念都是理解高功率激光与固体靶材料交互作用的关键要素。 本文的研究对于优化激光驱动的冲量耦合应用、提高激光武器和推进系统性能具有重要的理论支撑作用，同时也为激光加工和材料科学提供了新的实验数据参考。