熔石英亞表面微裂紋對(duì)其損傷增長(zhǎng)行為的影響.pdf

1、損傷增長(zhǎng)一直是諸如NIF、SG-III等高功率激光系統(tǒng)中十分關(guān)心的問(wèn)題,因?yàn)樗鼪Q定了光學(xué)元件的壽命,進(jìn)而決定了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。而亞表面缺陷中的微裂紋缺陷在損傷增長(zhǎng)過(guò)程中扮演著十分重要的角色。研究熔融石英亞表面微裂紋缺陷對(duì)損傷增長(zhǎng)的影響,將有助于人們認(rèn)識(shí)損傷增長(zhǎng)的內(nèi)在機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展減緩損傷增長(zhǎng)、延長(zhǎng)光學(xué)元件壽命的工藝手段。
　　本文首先概括了激光損傷的基本理論,包括本征損傷的基本理論和非本征損傷的基本理論,線性吸收機(jī)

2、制、電子碰撞電離機(jī)制和多光子電離機(jī)制,用于描述損傷過(guò)程三個(gè)階段(起始階段、能量吸收階段和能量耗散階段)的物理模型。概括了損傷增長(zhǎng)的基本理論,包括損傷增長(zhǎng)的概念和損傷增長(zhǎng)的機(jī)理(加熱、壓力和散射增強(qiáng))。最后聯(lián)系玻璃的加工流程,給出了微裂紋形成的原因及分類。
　　然后建立了亞表面微裂紋的數(shù)值模型,利用電磁仿真軟件COMSOLMultiphysics模擬了在1553nm和355nm兩種波長(zhǎng)輻照下,理想玻璃空氣分界面、含有三種微裂紋(徑向

3、裂紋、錐形裂紋和橫向裂紋)的分界面,分別處于前后表面的情況下對(duì)入射光場(chǎng)的調(diào)制增強(qiáng)效果,并給出了初步分析,確定了數(shù)值模擬的重點(diǎn)和方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)改變微裂紋的參數(shù)(深度、開(kāi)口寬度和傾斜角度),系統(tǒng)地模擬了這些微裂紋的參數(shù)對(duì)光場(chǎng)調(diào)制增強(qiáng)作用的影響,并給出了深入的分析,指出了危害較大的幾種微裂紋情況。
　　最后,本文分別從微裂紋對(duì)損傷初始點(diǎn)形成的貢獻(xiàn)、對(duì)損傷增長(zhǎng)因子貢獻(xiàn)的角度,結(jié)合損傷增長(zhǎng)機(jī)制,分析概括了微裂紋在損傷增長(zhǎng)過(guò)程中三方面