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

( a4 j. d& U" B9 g/ Y8 y( o7 T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。
% a& K4 [5 V/ Y' C/ ]9 w& Z6 Q0 ?
) Y( b: Q0 f8 k: ?. X: t5 Y+ S( {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，
% U% q% U6 j4 I( M% P$ u- n则需要以下参数：
1。 激光功率P[t]。  单位： W     
3 I# o9 @6 _( E2。 激光半径r,  单位： m     
! c$ F+ w" Q! E3 _3。表面反射率R。单位： 无   
8 b; i6 z" ]: P5 b( Q4。optical absorption coefficient a 单位： m^-1, 或 optical penetration depth：a^-1  单位： m   
4 {7 @& W) h1 X" M, c1 {
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。
9 F- J1 W( E, b/ T
1。表面热流形式 (d>>a^-1)

Q(x,y,t)= P[t]*(1-R)/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)

7 |6 y* |4 u- H/ E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。
' f9 O( \% Q2 d( ~
2。体热源形式 (d~a^-1)
0 @! V: X9 j; O/ f+ P" }
Q(x,y,z,t)= P[t]*(1-R)*a/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)*exp(-a*z)
2 `1 T/ v) {) y+ B  E
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.

6 R1 T) y) A1 J# R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。
) m/ W$ X2 I% a/ K0 D
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。
; x* g- D/ L! ^+ y) y5 u3 Y' S: g* l
8 f* X% `& U& }5 Q- Q  ~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

yxsensing

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；
& f" c0 e, Q* @
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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