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熔石英亚表面三维Hertz锥形划痕附近光强分布的数值模拟

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

花金荣, 祖小涛, 李莉, 向霞, 陈猛, 蒋晓东, 袁晓东, 郑万国
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  • 熔石英亚表面划痕对入射激光的调制是导致光学材料损伤的主要因素.本文建立了熔石英后表面上三维Hertz锥形划痕模型,采用三维时域有限差分方法对划痕周围的电场强度进行了计算模拟,并分别讨论了划痕的深度、半径以及倾斜角度对入射光场调制作用的影响.结果表明:Hertz锥形划痕中心区域的电场增强效果最明显,最容易被辐照损伤;划痕的深度从λ变化到9.5λ的过程中,熔石英内的最大电场强度逐渐增大;半径小于15λ的Hertz锥形划痕较容易引起熔石英的损伤,当半径大于175λ时,熔石英内的最大电场强度都维持在2.5 V/m,不再受半径大小影响;当入射激光在划痕的内侧界面和熔石英后表面之间发生内全反射时,光场增强效果愈加明显.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA804233)资助的课题.
    [1]

    [1]Chen F, Meng S X 1998 Phys. Prog. 18 187 (in Chinese) [陈飞、 孟绍贤 1998 物理学进展 18 187]

    [2]

    [2]Wang Y 2005 M. S. Dissertation (Mianyang: China Academy of Engineering Physics) (in Chinese) [王毅 2005 硕士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]

    [3]

    [3]Glebov F B 2002 Proc. SPIE 4679 321

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    [4]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]

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    [5]Wang Y, Xu Q, Chai L Q 2005 High Power Laser Part. Beams 17 67 (in Chinese) [王毅、 许乔、 柴立群 2005 强激光与粒子束 17 67]

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

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    [7]Chen X Q, Zu X T, Zheng W G, Jiang X D, Lü H B, Ren H, Zhang Y Z, Liu C M 2006 Acta Phys. Sin. 55 1201 (in Chinese) [陈习权、 祖小涛、 郑万国、 蒋晓东、 吕海兵、 任寰、 张艳珍、 刘春明 2006 物理学报 55 1201]

    [8]

    [8]Bonneau F, Combis P, Pujols A 2003 Proc. SPIE 4932 250

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    [9]Zhang D M, Hou S P, Guan L, Zhong Z C, Li Z H, Yang F X, Zheng K Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 2237 (in Chinese) [张端明、 侯思普、 关丽、 钟志成、 李智华、 杨凤霞、 郑克玉 2004 物理学报 53 2237]

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    ]Tian D B, Zu X T, Yuan X D 2007 High Power Laser Part. Beams 19 1547 (in Chinese) [田东斌、 祖小涛、 袁晓东 2007 强激光与粒子束 19 1547]

    [11]

    ]Tian D B, Yuan X D, Zu X T 2008 High Power Laser Part. Beams 20 319 (in Chinese) [田东斌、 袁晓东、 祖小涛 2008 强激光与粒子束 20 319]

    [12]

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

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    ]Ge D B, Yan Y B 2002 Electro-magnetic Wave and Finite-Diffevence Fince-Dorucion (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]

    [14]

    ]Battersby C L 1999 Proc. SPIE 3578 446

  • [1]

    [1]Chen F, Meng S X 1998 Phys. Prog. 18 187 (in Chinese) [陈飞、 孟绍贤 1998 物理学进展 18 187]

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    [2]Wang Y 2005 M. S. Dissertation (Mianyang: China Academy of Engineering Physics) (in Chinese) [王毅 2005 硕士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]

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    [3]Glebov F B 2002 Proc. SPIE 4679 321

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    [4]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]

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

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    [10]

    ]Tian D B, Zu X T, Yuan X D 2007 High Power Laser Part. Beams 19 1547 (in Chinese) [田东斌、 祖小涛、 袁晓东 2007 强激光与粒子束 19 1547]

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    ]Battersby C L 1999 Proc. SPIE 3578 446

  • [1] 花金荣, 李莉, 向霞, 祖小涛. 熔石英亚表面杂质颗粒附近光场调制的三维模拟. 物理学报, 2011, 60(4): 044206. doi: 10.7498/aps.60.044206
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    [20] 李俊炜, 王祖军, 石成英, 薛院院, 宁浩, 徐瑞, 焦仟丽, 贾同轩. GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同能量质子辐照损伤模拟. 物理学报, 2020, 69(9): 098802. doi: 10.7498/aps.69.20191878
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-05-15
  • 修回日期:  2009-07-23
  • 刊出日期:  2010-04-15

熔石英亚表面三维Hertz锥形划痕附近光强分布的数值模拟

  • 1. (1)电子科技大学物理电子学院,成都 610054; (2)电子科技大学物理电子学院,成都 610054;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳 621900; (3)中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳 621900
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA804233)资助的课题.

摘要: 熔石英亚表面划痕对入射激光的调制是导致光学材料损伤的主要因素.本文建立了熔石英后表面上三维Hertz锥形划痕模型,采用三维时域有限差分方法对划痕周围的电场强度进行了计算模拟,并分别讨论了划痕的深度、半径以及倾斜角度对入射光场调制作用的影响.结果表明:Hertz锥形划痕中心区域的电场增强效果最明显,最容易被辐照损伤;划痕的深度从λ变化到9.5λ的过程中,熔石英内的最大电场强度逐渐增大;半径小于15λ的Hertz锥形划痕较容易引起熔石英的损伤,当半径大于175λ时,熔石英内的最大电场强度都维持在2.5 V/m,不再受半径大小影响;当入射激光在划痕的内侧界面和熔石英后表面之间发生内全反射时,光场增强效果愈加明显.

English Abstract

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