搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

熔石英亚表面杂质颗粒附近光场调制的三维模拟

花金荣 李莉 向霞 祖小涛

引用本文:
Citation:

熔石英亚表面杂质颗粒附近光场调制的三维模拟

花金荣, 李莉, 向霞, 祖小涛

Three-dimensional numerical simulation of light field modulation in the vicinity of inclusions in silica subsurface

Hua Jin-Rong, Li Li, Xiang Xia, Zu Xiao-Tao
PDF
导出引用
  • 熔石英亚表面缺陷是光学材料低损伤阈值的主要因素之一.本文建立了熔石英亚表面三维球形杂质颗粒模型,采用三维时域有限差分方法对杂质附近的光场进行了数值模拟,分析了杂质的介电常数与尺寸对光强增强因子的影响,结果显示:介电常数小于熔石英的杂质,其光强增强因子不随尺寸、介电常数的改变而改变,均保持为4左右;当介电常数为6.0时,半径为1.5λ,2λ及2.5λ的杂质,相应的光强增强因子分别为50.1588,73.3904及102.9953,即增强因子随杂质尺寸的增大而增大;恰
    One of the important factors of the low laser induced damage threshold is the defects in the subsurface of fused silica. The three-dimensional model of a spherical inclusion in the subsurface is established in this study. Three-dimensional finite-difference time-domain method is used to calculate and simulate the light field distribution in the vicinity of inclusions. The effects of dielectric constant and inclusion size are analyzed, separately. The results show that the light intensity enhancement factor (LIEF) does not change with the size and the dielectric constant of the inclusions when the dielectric constant is smaller than that of fused silica, where the LIEF is kept at about 4. When the dielectric constant is 6.0, the LIEFs are 50.1588, 73.3904 and 102.9953 for the inclusions with sizes of 1.5λ, 2λ and 2.5λ respectively. When the inclusion size is constant, the LIEF will increase with the increase of dielectric constant. The light enhancement for the round inclusions is much higher than that for the ellipsoidal inclusions. Therefore, the round inclusions with large size and dielectric constant significantly enhance the electric field.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA804233,2008AA8040508),电子科技大学青年基金重点项目(批准号:L08010401JX0806),国家自然科学基金和中国工程物理研究院联合基金(批准号:11070008)资助的课题.
    [1]

    Sun C W, Lu Q S, Fan Z X 2002 Laser Irradiation Effect (Beijing: National Defense Industry Press) p265 (in Chinese) [孙承纬、陆启生、范正修 2002 激光辐照效应 (北京:国防工业出版社) 第265页]

    [2]

    Chen F, Meng S X 1998 Physics Progress 18 187 (in Chinese) [陈 飞、 孟绍贤 1998 物理学进展 18 187]

    [3]

    Liu F M, Zhang L D, Li G H 2005 Chin. Phys. 14 2145

    [4]

    Bloembergen N 1973 Appl. Opt 12 661

    [5]

    Feit M D, Rubenchik A M 2004 Proc. SPIE 5273 264

    [6]

    Liu C M, Zu X T, Wei Q M, Wang L M 2007 Chin. Phys. 16 95

    [7]

    Xue S W, Zu X T 2007 Chin. Phys. 16 1119

    [8]

    Liao L S, Bao X M, Zheng X Q, Li N S, Min N B 1996 Appl. Phys. Lett. 68 850

    [9]

    Trupke T, Green M A, Wttrfel P, Altermatt P P, Wang A, Zhao J, Corkish R 2003 J. Appl. Phys. 94 4930

    [10]

    Merkle L D, Kitriotis D 1988 Phys. Rev. B 38 1473

    [11]

    Hamza A V, Siekhaus W, Rubenchik A M 2002 Proc. SPIE 4679 96

    [12]

    Génin F Y, Salleo A, Pistor T V 2001 J. Opt. Soc. Am. A 18 2607

    [13]

    Rubenchik A M, Feit M D 2002 Proc. SPIE 4679 79

    [14]

    Han P G, Ma Z Y, Xia Z Y, Chen D Y, Xu J, Qian B, Chen S, Li W, Huang X F, Chen K J, Feng D 2007 Chin. Phys. 16 1410

    [15]

    Hua J R, Zu X T, Li L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2519 (in Chinese) [花金荣、祖小涛、李莉 2010 物理学报 59 2519]

    [16]

    Chen X Q, Zu X T, Zheng W G, Jiang X D, Liu C M 2006 Acta Phys. Sin. 55 1201 (in Chinese) [陈习权、祖小涛、郑万国、蒋晓东、刘春明 2006 物理学报 55 1201]

    [17]

    Xiang X, Chen M, Chen M Y, Zu X T, Zhu S, Wang L M 2010 Chin. Phys. B 19 018107

    [18]

    Li L, Lei Y, Xiao S Q 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 936 (in Chinese)[李 莉、雷 雨、肖邵球 2009 强 激光与粒子束 20 936] 〖19] Ge D B, Yan Y B 2002 Electro Magnetic Wave and FDTD (Xi’an: Xidian University Press) p14 (in Chinese) [葛德彪、闫玉波 2002 电磁波时域有限差分方法 (西安: 西安电子科技大学出版社) 第14页]

    [19]

    Xue S W, Zu X T, Shao L X, Yuan Z L, Xiang X, Deng H 2008 Chin. Phys. 17 2240

    [20]

    Zhou Z X, Wang H L, Shen Y Q, Liu D J, Liu H, He S Y, Yang D Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 592 (in Chinese) [周忠祥、王宏利、申艳青、刘大军、刘 海、何世禹、杨德庄 2008 物理学报 57 592]

  • [1]

    Sun C W, Lu Q S, Fan Z X 2002 Laser Irradiation Effect (Beijing: National Defense Industry Press) p265 (in Chinese) [孙承纬、陆启生、范正修 2002 激光辐照效应 (北京:国防工业出版社) 第265页]

    [2]

    Chen F, Meng S X 1998 Physics Progress 18 187 (in Chinese) [陈 飞、 孟绍贤 1998 物理学进展 18 187]

    [3]

    Liu F M, Zhang L D, Li G H 2005 Chin. Phys. 14 2145

    [4]

    Bloembergen N 1973 Appl. Opt 12 661

    [5]

    Feit M D, Rubenchik A M 2004 Proc. SPIE 5273 264

    [6]

    Liu C M, Zu X T, Wei Q M, Wang L M 2007 Chin. Phys. 16 95

    [7]

    Xue S W, Zu X T 2007 Chin. Phys. 16 1119

    [8]

    Liao L S, Bao X M, Zheng X Q, Li N S, Min N B 1996 Appl. Phys. Lett. 68 850

    [9]

    Trupke T, Green M A, Wttrfel P, Altermatt P P, Wang A, Zhao J, Corkish R 2003 J. Appl. Phys. 94 4930

    [10]

    Merkle L D, Kitriotis D 1988 Phys. Rev. B 38 1473

    [11]

    Hamza A V, Siekhaus W, Rubenchik A M 2002 Proc. SPIE 4679 96

    [12]

    Génin F Y, Salleo A, Pistor T V 2001 J. Opt. Soc. Am. A 18 2607

    [13]

    Rubenchik A M, Feit M D 2002 Proc. SPIE 4679 79

    [14]

    Han P G, Ma Z Y, Xia Z Y, Chen D Y, Xu J, Qian B, Chen S, Li W, Huang X F, Chen K J, Feng D 2007 Chin. Phys. 16 1410

    [15]

    Hua J R, Zu X T, Li L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2519 (in Chinese) [花金荣、祖小涛、李莉 2010 物理学报 59 2519]

    [16]

    Chen X Q, Zu X T, Zheng W G, Jiang X D, Liu C M 2006 Acta Phys. Sin. 55 1201 (in Chinese) [陈习权、祖小涛、郑万国、蒋晓东、刘春明 2006 物理学报 55 1201]

    [17]

    Xiang X, Chen M, Chen M Y, Zu X T, Zhu S, Wang L M 2010 Chin. Phys. B 19 018107

    [18]

    Li L, Lei Y, Xiao S Q 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 936 (in Chinese)[李 莉、雷 雨、肖邵球 2009 强 激光与粒子束 20 936] 〖19] Ge D B, Yan Y B 2002 Electro Magnetic Wave and FDTD (Xi’an: Xidian University Press) p14 (in Chinese) [葛德彪、闫玉波 2002 电磁波时域有限差分方法 (西安: 西安电子科技大学出版社) 第14页]

    [19]

    Xue S W, Zu X T, Shao L X, Yuan Z L, Xiang X, Deng H 2008 Chin. Phys. 17 2240

    [20]

    Zhou Z X, Wang H L, Shen Y Q, Liu D J, Liu H, He S Y, Yang D Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 592 (in Chinese) [周忠祥、王宏利、申艳青、刘大军、刘 海、何世禹、杨德庄 2008 物理学报 57 592]

  • [1] 赵建铖, 吴朝兴, 郭太良. 无注入型发光二极管的载流子输运模型研究. 物理学报, 2023, 72(4): 048503. doi: 10.7498/aps.72.20221831
    [2] 洪文鹏, 兰景瑞, 李浩然, 李博宇, 牛晓娟, 李艳. 基于时域有限差分法的核壳双金属纳米颗粒光吸收率反转行为. 物理学报, 2021, 70(20): 207801. doi: 10.7498/aps.70.20210602
    [3] 程刚, 曹渊, 刘锟, 曹亚南, 陈家金, 高晓明. 光声光谱检测装置中光声池的数值计算及优化. 物理学报, 2019, 68(7): 074202. doi: 10.7498/aps.68.20182084
    [4] 孔祥波, 张劭光. 用弛豫法探寻新的双开口膜泡. 物理学报, 2016, 65(6): 068701. doi: 10.7498/aps.65.068701
    [5] 宋丹, 樊晓平, 刘钟理. 一种基于非基因信息的免疫记忆优化算法. 物理学报, 2015, 64(14): 140203. doi: 10.7498/aps.64.140203
    [6] 董慧杰, 王新宇, 李昌勇, 贾锁堂. 镓原子的Stark能级结构. 物理学报, 2015, 64(9): 093201. doi: 10.7498/aps.64.093201
    [7] 严柏平, 张成明, 李立毅, 唐志峰, 吕福在, 杨克己. Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究. 物理学报, 2015, 64(2): 027501. doi: 10.7498/aps.64.027501
    [8] 杨芳艳, 胡明, 姚尚平. 连续时间系统同宿轨的搜索算法及其应用. 物理学报, 2013, 62(10): 100501. doi: 10.7498/aps.62.100501
    [9] 阮鹏, 谢冀江, 潘其坤, 张来明, 郭劲. 非链式脉冲DF化学激光器反应动力学模型. 物理学报, 2013, 62(9): 094208. doi: 10.7498/aps.62.094208
    [10] 李杰, 朱京平. 光波导短程透镜加工容限误差研究. 物理学报, 2012, 61(24): 244208. doi: 10.7498/aps.61.244208
    [11] 哈斯乌力吉, 王雪阳, 郭翔宇, 仲召明, 范瑞清, 林殿阳, 何伟明, 吕志伟. 杂质颗粒对受激布里渊散射介质光学击穿阈值影响的研究. 物理学报, 2012, 61(14): 144207. doi: 10.7498/aps.61.144207
    [12] 胡耿军, 李静, 龙潜, 陶陶, 张恭轩, 伍小平. 时域有限差分法数值仿真单光镊中微球受到的光阱力. 物理学报, 2011, 60(3): 030301. doi: 10.7498/aps.60.030301
    [13] 刘三秋, 国洪梅. 极端相对论快电子分布等离子体中横振荡色散关系. 物理学报, 2011, 60(5): 055203. doi: 10.7498/aps.60.055203
    [14] 邵先军, 马跃, 李娅西, 张冠军. 低气压氙气介质阻挡放电的一维仿真研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8747-8754. doi: 10.7498/aps.59.8747
    [15] 花金荣, 祖小涛, 李莉, 向霞, 陈猛, 蒋晓东, 袁晓东, 郑万国. 熔石英亚表面三维Hertz锥形划痕附近光强分布的数值模拟. 物理学报, 2010, 59(4): 2519-2524. doi: 10.7498/aps.59.2519
    [16] 宋法伦, 张永辉, 向 飞, 常安碧. 强流电子束碰撞电离背景气体研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1807-1812. doi: 10.7498/aps.57.1807
    [17] 杨利霞, 葛德彪, 魏 兵. 电各向异性色散介质电磁散射的三维递推卷积-时域有限差分方法分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4509-4514. doi: 10.7498/aps.56.4509
    [18] 马再如, 冯国英, 陈建国, 朱启华, 曾小明, 刘文兵, 周寿桓. 多个超短脉冲相干叠加构成窄带平顶长脉冲的研究. 物理学报, 2007, 56(2): 933-940. doi: 10.7498/aps.56.933
    [19] 王 刚, 温激鸿, 韩小云, 赵宏刚. 二维声子晶体带隙计算中的时域有限差分方法. 物理学报, 2003, 52(8): 1943-1947. doi: 10.7498/aps.52.1943
    [20] 周文远, 田建国, 臧维平, 张春平, 张光寅, 王肇圻. 厚非线性介质瞬态热光非线性效应的研究. 物理学报, 2002, 51(11): 2623-2628. doi: 10.7498/aps.51.2623
计量
  • 文章访问数:  7673
  • PDF下载量:  793
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-05
  • 修回日期:  2010-05-31
  • 刊出日期:  2011-02-05

/

返回文章
返回