長脈沖激光對一維光子晶體薄膜損傷機(jī)理的數(shù)值模擬.pdf

1、激光是一種亮度極高的強(qiáng)光源，目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)和軍事等方面得到廣泛地應(yīng)用。但是激光高強(qiáng)度的特性也會影響到激光器中元件和材料的安全，特別是其中的薄膜承受激光能力比較弱，因而加強(qiáng)激光對薄膜的破壞機(jī)理研究對激光技術(shù)及其應(yīng)用具有重要意義。
　　 本文建立了長脈沖激光對一維光子晶體薄膜的熱作用模型，利用有限元法數(shù)值模擬了長脈沖激光對該一維光子晶體薄膜的作用過程，計算了這種晶體膜在激光輻照過程中的瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場，并由應(yīng)力場分析了激光對這種

2、晶體薄膜的損傷機(jī)理。根據(jù)一維光子晶體的結(jié)構(gòu)特征和作用激光波長等參數(shù)設(shè)計了一種由Si和SiO2交替組成的9層λ/4膜系的高反膜，根據(jù)薄膜的溫度場和駐波場理論計算得到了膜層間的歸一化場強(qiáng)，考慮到各膜層的場強(qiáng)函數(shù)不同和體生成熱的加載方式，利用分段擬合各個膜層中的光強(qiáng)函數(shù)的方法對模型進(jìn)行激光加載，得到長脈沖激光與一維光子晶體模型作用的瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場。結(jié)果表明：由于交替膜層的熱導(dǎo)率不同，溫度呈現(xiàn)一種階梯式的下降，而這種溫度梯度的周期變化引起了