Keywords  keyhole model; Fresnel absorption; Multiple reflections; Laser welding

目   录

1 引言 1

1。1研究背景  1

1。2 研究意义 1

1。3 研究现状 2

2 菲涅尔吸收的基本理论 7

3 有限元Comsol Multiphysics软件介绍  8

4 基于菲涅尔吸收的小孔模型8

4。1 基于射频模块的数学建模 9

   4。1。1 结果与讨论 ·11

4。2 基于光线追踪法的数学模型 ·11

   4。2。1 结果与讨论 ·13

4。3 两种模拟方法的对比与讨论 ·17

结论  18

致谢  19

参考文献  20

1  引言（或绪论）

在过去的几十年里，激光加工技术成为二十世纪最富盛名的四大发明之一。包含激光焊接、切割、打孔、微加工和表面处理等内容，它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面，对于提高产品的质量、提高生产率起到了至关重要的作用。在科技、军事方面，如激光雷达、激光武器的应用；在医疗、生活方面也使用广泛，如激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗。文献综述

而激光与物质的相互作用，主要内容是激光与物质的热耦合作用。研究激光与物质相互作用的前提是确定材料对入射激光能量的吸收程度，进而才能对材料吸收入射激光能量后结构和性能的变化情况进行分析。用E0表示入射到材料表面的激光能量，E反表示被材料表面反射的激光能量，E吸表示被材料吸收的激光能量，E透表示透过材料的激光能量，根据能量守恒则有：

E0=E反+E吸+E透即1= E反/ E0+ E吸/ E0+E透/ E0

1。1研究背景

   激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术，也是对传统产业改造的重要手段，主要是kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理等。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。来-自+优Y尔E论L文W网www.youerw.com 加QQ752018^766

1。2 研究意义

激光入射到靶材上，当激光能量足够大时，产生足够大的高温，使靶材表面融化，进而激射产生小孔，在此过程中，激光能量不仅被小孔孔壁吸收，还会被反射[7]。反射光线将在小孔孔壁上产生下一次的部分吸收和反射，直到光线离开小孔[8]。在小孔形成之后，激光能量在小孔内部存在两种不同的吸收机制:一是菲涅尔吸收，二是反轫致辐射吸收。菲涅尔吸收是由于小孔孔壁上的多次反射产生的，反韧致辐射吸收是由于小孔内部的等离子体的反韧致辐射来实现的。由于激光入射到小孔内部后，将会与小孔孔壁产生多次发射和吸收，具有多重菲涅尔吸收现象。而激光光束在小孔内的多重反射吸收，决定了小孔内部的能量分布、吸收光强分布状况，小孔内部的能量分布和吸收光强的分布情况关系着小孔的形貌形态，对激光加工过程中最终的结果有着重要的影响，关系到激光与物质作用后的应用效果。因此，对于激光烧蚀过程中的多重菲涅尔吸收的研究是意义非凡的。