光学材料强激光诱导损伤的吸收波前模型研究

发布时间：2021-07-23 09:49

　　目前对光学材料的强激光诱导损伤已经进行了广泛而深入地研究,但对于初始损伤的形成过程却仍然难以定量描述。现阶段对初始损伤定量描述比较好的模型是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验提出的吸收波前模型（Absorption Front Model）。之前的杂质诱导损伤模型只能分析损伤阈值与激光参数的关系,而吸收波前模型可以分析杂质诱导损伤坑尺寸与激光参数的关系。虽然吸收波前模型可以分析光学材料损伤坑尺寸与激光参数的关系,并代表了光学材料损伤机理研究的最新进展,但模型本身也有一些不足之处。模型一个重要局限性是:现有的吸收波前模型对于杂质缺陷吸收激光场能量的过程及其升温过程没有涉及,只是假定杂质一开始就具有很高的温度,因此不能真实地体现损伤的产生过程。在我们的论文中,我们对吸收波前模型进行了修正,将杂质对激光场的吸收过程加入到了吸收波前模型中。修正后的模型能够更真实地体现光学材料的强激光损伤过程。主要研究内容如下:（1）建立了包含杂质缺陷吸收项的吸收波前模型。我们采用米散射理论描述杂质缺陷对激光的吸收,将吸收项耦合到吸收波前的热传导方程中,建立了包含杂质缺陷项的吸收波前模型,利用时域差分法建立了修正吸收波... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

熔石英的三种典型损伤形态

图 1-1 熔石英的三种典型损伤形态[37]产生致密层的原因是熔石英损伤坑里压强大小的变化，之前有研究证明过，所以继续用激光照射后损伤坑会继续变大，就是因为致密层作了前驱[36]。熔石发生损伤时，其前表面损伤坑的大小在多次激光照射下线性增长，熔石英后表损伤点的大小在多次激光照射下指数增长，具体见下图 1-2[38]。这种情况下，微级损伤将在几十发次内拓展到毫米量级，这样光学元件就不能再使用了。

自于辐照激光的能量后温度升高，超过熔点后材料融化，进一损伤区域里出现在了冲击波，造成了裂纹，不断扩张的裂纹使射，形成损伤坑。损伤过程中电子能级跃迁、热吸收热扩散、等多个动力学过程同时存在，是复杂的一系列动力学过程。这一系列复杂的动力学过程的分析，研究者们提出并不断完善和分析光学元件的激光诱导损伤现象。是由 R.W.Hoppe 于 20 世纪 70 年代提出的[7]，由 M.D.Feit 随后模型。该模型里这样认为：具有强吸收性的杂质颗粒吸收了更光的能量，其温度升高到阈值温度，就会形成损伤。这样的小型可以比较好的解释实验中发现的脉冲宽度对激光损ded damage threshold) 的影响。因此，这种模型在早期被广泛关小球热吸收模型仅基于热吸收和热传导，它认为因杂质温度升成了材料损伤。这样是没有办法解释冲击波等现象是如何产生算证明热吸收所产生的膨胀达不到损伤坑形成过程中的高温高过程中的冲击波如图 1-3 所示[9]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]光学材料破坏机理[J]. 陈飞,孟绍贤.  物理学进展. 1998(02)
[2]强激光破坏机制研究进展[J]. 周益春,段祝平,解伯民.  力学与实践. 1995(01)
[3]强激光与物质的相互作用[J]. 胡昌信.  力学进展. 1980(Z1)



本文编号：3299063