發(fā)布時間：2020-06-21 22:09

【摘要】：研究薄膜的激光損傷機理,在保證薄膜具有良好性能的基礎上不斷提高光學薄膜的損傷閾值,一直是高功率激光薄膜的重點關(guān)注的研究內(nèi)容。所以,分析薄膜的激光損傷,探究大功率、高能量激光與薄膜彼此作用的過程、現(xiàn)象和結(jié)果,必然會有利于關(guān)于大功率、高能量激光應用的諸如材料工程學、薄膜光學、工程熱力學等新的基礎學科的產(chǎn)生與發(fā)展,給予這項研究相當重要的學術(shù)意義。在激光的誘導下,光學介質(zhì)薄膜吸收激光能量經(jīng)過累積形成熱能,最終導致光學薄膜內(nèi)的溫度發(fā)生變化。局部溫度變化升高在光學薄膜內(nèi)形成熱應力,熱能和應力彼此之間的轉(zhuǎn)化、作用從而導致薄膜的熔化、破裂等損傷現(xiàn)象。在這個過程中,局部溫度的上升通過熱傳導的方式向周圍介質(zhì)擴散熱量,形成光學薄膜中的溫度場。本文通過在薄膜內(nèi)部運用熱力學知識建立熱傳導方程,對熱傳導方程進行積分變換求解,得到薄膜內(nèi)部的溫度場分布,使用MATLAB對溫度分布進行了仿真分析,并且仿真計算的結(jié)果和數(shù)值求解的結(jié)果分析是一致的,從而驗證了求解的正確性,獲得的溫度分布是可靠的。仿真計算的結(jié)果也可以直觀的得到了薄膜內(nèi)部溫度沿徑向和厚度方向的溫度分布以及不同激光參數(shù)下分布曲線,得到了溫度隨激光參數(shù)變化的規(guī)律,并且還獲得了薄膜內(nèi)部溫度場三維分布圖像;最后還設計了操作的窗口界面,使整個仿真計算過程更好操作,方便實用。仿真結(jié)果表明了理論計算求解的溫度場解的正確性,理論計算的解又反過來很好的解釋了仿真結(jié)果,二者相輔相成,共同為薄膜設計與制備以及激光薄膜損傷識別研究提供了理論基礎和依據(jù)。
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2
【圖文】：

入射激光光束的峰值光強； f 指的是能量與薄膜表薄膜厚度相關(guān)的函數(shù)、 g 指的是能量與時間相關(guān)的模、高斯分布，那么在 t =0的時刻激光光束垂直輻收符合指數(shù)規(guī)律，則有：( )( )( )( ) ====Δ Δ 222022220002tttzrrhtemzefrerEIαπ的吸收率；0E 為激光能量；0r 為激光光斑半徑；α的半寬度； r, z分別為脈沖激光的圓柱坐標下的半束作用光學介質(zhì)模型

圖 3.3 激光輻照薄膜示意( ) ( ( ) == 02,,0,,TrztTTrztKTrtCρ( ) ( = =002,,,,TTTrztCKTrztttρ 已知的函數(shù)。通過積分變換簡化定解問題的特雜不能直接求解，可以通過進行積的偏微分方程就轉(zhuǎn)變成常微分方換，就可以得到原偏微分方程的解

【參考文獻】

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本文編號：2724712