建立了激光辐照下光学表面典型锥状缺陷的热损伤分析模型,基于有限差分方法计算了典型缺陷附近的调制光场和温度场分布,得出了缺陷对材料热损伤阈值的影响规律。结果表明，热损伤阈值与入射激光的波长呈正相关，与缺陷的尺寸呈负相关。同一波长激光辐照的情况下，材料表面有1个缺陷存在时，热损伤首先发生在缺陷处，而当多个缺陷存在时，热损伤首先发生在2个缺陷的中间区域，并且多个缺陷要比单个缺陷更易造成损伤；对于不同波长的辐照激光来说，波长为800 nm的激光要比波长为1064 nm的激光更容易使材料产生损伤。
激光器 热损伤阈值 温度场分布 表面缺陷
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
对SiO2和ZnS这两种常用的红外光学材料在红外短脉冲激光辐照下的热损伤特性进行了研究,分析了相同激光辐照条件下两种材料的热效应,另外也针对同种材料不同辐照条件下的热效应进行比较。分析结果表明: 红外激光作用下,SiO2材料的表面温升快于ZnS材料,而在材料内部,则后者快于前者。脉冲辐照结束时SiO2材料的表面峰值温度高于ZnS材料,但ZnS材料产生温升的深度大于SiO2材料。由于能量更为集中,材料在皮秒激光作用下温升高于纳秒激光作用下的温升。若材料的峰值温度达到熔点,则激光的单脉冲能量随脉冲宽度的减小呈非线性减小趋势,且变化率越来越大。
热效应 温升 脉冲宽度 红外 单脉冲能量 SiO2 SiO2 ZnS ZnS thermal effect temperature rise pulse width infrared single pulse energy 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121002
