【摘要】：眾所周知,光學(xué)薄膜作為可改變光束傳輸特性的光學(xué)器件已被廣泛的應(yīng)用在光學(xué)儀器、照明設(shè)備和光通信等方面。研究能量特殊分布的激光作用于光學(xué)薄膜所產(chǎn)生熱和應(yīng)力現(xiàn)象具有重要意義。為考察空心激光輻照下光學(xué)薄膜的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布特征,本文基于傳熱學(xué)及彈性力學(xué)理論,建立空心激光輻照光學(xué)薄膜產(chǎn)生的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)物理模型。利用有限元方法數(shù)值求解熱傳導(dǎo)方程和熱彈性方程,獲得在任意時(shí)刻下膜層和基底的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)。借助于所建物理模型,本文對(duì)增透膜和高反膜兩種情況分別進(jìn)行討論,系統(tǒng)研究并總結(jié)了在空心激光作用下溫度與應(yīng)力的分布特征,以及空心激光能量密度、暗斑半徑對(duì)目標(biāo)材質(zhì)溫度和應(yīng)力影響規(guī)律。通過(guò)對(duì)數(shù)值結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn):在空心激光輻照期間,溫度和應(yīng)力均存在環(huán)形分布特征,在暗斑半徑附近溫度和應(yīng)力出現(xiàn)峰值,增大激光能量和減小暗斑半徑均可以提高溫度和應(yīng)力強(qiáng)度。由于空心激光能量的空間分布特點(diǎn),光學(xué)薄膜不同位置上溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)存在明顯差異,在光學(xué)薄膜中心點(diǎn)處有能量匯聚現(xiàn)象,因此中心點(diǎn)溫度在激光停止輻照后仍能繼續(xù)上升。此外,增透膜表面溫度和應(yīng)力與基底表面處差異不大,而對(duì)于高反膜情況,溫度和應(yīng)力在膜層與基底表面間相差較明顯。此外,對(duì)比溫升曲線和應(yīng)力曲線發(fā)現(xiàn),應(yīng)力將先于溫度到達(dá)破壞臨界值。因此光學(xué)薄膜應(yīng)先發(fā)生應(yīng)力損傷后發(fā)生熱損傷。本文所得數(shù)值結(jié)果可為空心激光對(duì)以Ge為基底的增透和高反膜產(chǎn)生熱應(yīng)力的研究提供必要的仿真數(shù)據(jù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2;TN249

【參考文獻(xiàn)】

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1 蔡繼興;張燁;王

本文編號(hào)：2775898