【摘要】：眾所周知,光學薄膜作為可改變光束傳輸特性的光學器件已被廣泛的應用在光學儀器、照明設備和光通信等方面。研究能量特殊分布的激光作用于光學薄膜所產生熱和應力現(xiàn)象具有重要意義。為考察空心激光輻照下光學薄膜的溫度場及應力場分布特征,本文基于傳熱學及彈性力學理論,建立空心激光輻照光學薄膜產生的溫度場與應力場物理模型。利用有限元方法數值求解熱傳導方程和熱彈性方程,獲得在任意時刻下膜層和基底的溫度場與應力場。借助于所建物理模型,本文對增透膜和高反膜兩種情況分別進行討論,系統(tǒng)研究并總結了在空心激光作用下溫度與應力的分布特征,以及空心激光能量密度、暗斑半徑對目標材質溫度和應力影響規(guī)律。通過對數值結果的分析發(fā)現(xiàn):在空心激光輻照期間,溫度和應力均存在環(huán)形分布特征,在暗斑半徑附近溫度和應力出現(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力強度。由于空心激光能量的空間分布特點,光學薄膜不同位置上溫度隨時間的變化趨勢存在明顯差異,在光學薄膜中心點處有能量匯聚現(xiàn)象,因此中心點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力與基底表面處差異不大,而對于高反膜情況,溫度和應力在膜層與基底表面間相差較明顯。此外,對比溫升曲線和應力曲線發(fā)現(xiàn),應力將先于溫度到達破壞臨界值。因此光學薄膜應先發(fā)生應力損傷后發(fā)生熱損傷。本文所得數值結果可為空心激光對以Ge為基底的增透和高反膜產生熱應力的研究提供必要的仿真數據支撐。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.2;TN249

【參考文獻】

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1 蔡繼興;張燁;王

本文編號：2775898