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

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。

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，
5 V+ M6 d, L8 G- H则需要以下参数：
3 p* T2 g# |, ]3 T$ i7 Z1。 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   
; I. U+ c9 i0 p% n4。optical absorption coefficient a 单位： m^-1, 或 optical penetration depth：a^-1  单位： m   
( I! m4 q; K3 L1 }  ?
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。
' [7 @+ n& J  w3 U
$ v. l$ L9 |4 L+ z; E1。表面热流形式 (d>>a^-1)
/ G% U: }4 O2 d0 N: l7 e8 f
7 q+ _9 i/ u& Z; o$ SQ(x,y,t)= P[t]*(1-R)/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)
" y1 Y- j% u% i
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。
' r0 A$ w  j& O3 W9 y6 _
/ |0 X; p  g2 g. J) d$ w3 g) k6 n  w2。体热源形式 (d~a^-1)

2 B' ?" J; ~* YQ(x,y,z,t)= P[t]*(1-R)*a/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)*exp(-a*z)

, }8 s5 u2 O, G" g: P8 Y2 M" S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。
1 i2 M3 i1 o& h6 N5 J6 Y& ^另外前面也要多乘个系数a，所以单位是W/m^3.

3 X6 X( I6 S/ ]) w$ ]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。
$ w- K8 s& @8 c7 v
. o5 D, q7 U5 @1 ~6 r  h* o& w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。
对于金属，a^-1一般在10~50nm之间。
+ G: L4 w1 u5 @) N1 x6 j* L% {
2 n! T5 W9 B8 p, R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；
/ N4 J$ u; v  R4 G$ t0 j
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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