关于激光加热的热源加载形式

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关于激光加热的热源加载形式
: _. B# k  _- N' \9 R; ^
看了版上一些讨论关于如何加载激光热源的帖子，觉得好多人做计算时， 都只求获得加载的形式，而不求理解其物理意义。其实如果从物理意义出发，得到加载热源的形式是很容易的。

2 x0 k! X7 s, `$ A' _例如在平板上加载一个空间上呈高斯分布的激光热源，其功率随时间而变化，
$ h/ `  z( Q$ |2 y4 ^0 M则需要以下参数：
) Z3 b/ l3 r1 [1。 激光功率P[t]。  单位： W     
2。 激光半径r,  单位： m     
3。表面反射率R。单位： 无   
4。optical absorption coefficient a 单位： m^-1, 或 optical penetration depth：a^-1  单位： m   

8 I+ |3 ~5 V2 V7 p9 B激光热源可以用表面热流（W/m^2) 或体热源 (W/m^3)来表示，关键取决与平板厚度d和optical penetration depth a^-1 的比较。

: E; v" E7 r9 Z5 u1 D' T  Q1。表面热流形式 (d>>a^-1)
) _$ X) k( o3 u- ]/ |) A& H
) L6 s- I; E0 KQ(x,y,t)= P[t]*(1-R)/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)

其中P[t]*(1-R)是真正被平板吸收热激光功率。 exp(-(x^2+y^2)/r^2)代表空间高斯分布， 有些文献中会出现exp(-2*(x^2+y^2)/r^2)，这是由于高斯半径定义为激光光强1/e和1/e^2的区别。

! G) F+ y$ N5 p4 C/ |- E, ]5 s2。体热源形式 (d~a^-1)
; r- _+ Q$ l8 q2 Y: K1 h
+ t. {: [4 q  f; _' vQ(x,y,z,t)= P[t]*(1-R)*a/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)*exp(-a*z)
/ _1 z8 H% l% H. J: {" l
! g& w& J: t$ @7 o( l; [1 t  y可以看出和表面热流形式相比，多出一项exp(-a*z)代表光在物体中的吸收。
另外前面也要多乘个系数a，所以单位是W/m^3.
. U/ q( E; a2 N
以上的公式其实可以从求解光在物体中传播的Maxwell方程得到，因为光也是电磁波。
- W0 G# Z8 W; G2 f) k/ N9 @. P; r
当 (d>>a^-1)时，表面热流形式和体热源形式对于解传热方程是一样的。
6 @9 T, z8 P8 E( w9 C对于金属，a^-1一般在10~50nm之间。
0 f/ `5 j. t8 M, M% T" b, ^
对于其他空间分布的激光光源，只用替换后面的exp形式。

valley2011

不错，学习学习

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长波通滤光片特性是让某一长波波段范围的光透过，而让另一波段范围内的光截止，具有高透过率和宽截止带以及膜层牢固度好的特点，长波通波长主要有：400nm，420nm，450nm，470nm，500nm，550nm，560nm，600nm，650nm，700nm，800nm，900nm，940nm，950nm等；
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短波通滤光片特性是让某一短波波段范围的光透过，而让另一波段范围内的光截止，具有高透过率和宽截止带以及膜层牢固度好的特点，短波通滤光片主要有：500nm，510nm，520nn，600nn，620nm，650nm，670nm，700nm，750nm，780nm，800nm等。
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