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1064 nm激光对中性密度滤光片的损伤机理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN420.6[电子电信—微电子学与固体电子学]
  • 作者机构:[1]四川大学电子信息学院,成都610064, [2]西南科技大学极端条件物质特性实验室,绵阳621010, [3]西南技术物理研究所,成都610041, [4]成都精密光学工程研究中心,成都610041
  • 相关基金:国家自然科学基金重大项目(批准号:60890203); 西南科技大学极端条件物质特性实验室开放基金(批准号:11zxjk08); 四川大学青年教师科研启动基金(批准号:2009SCU1108)资助的课题~~
中文摘要:

中性密度滤光片的典型结构是在K9玻璃上镀金属膜,来实现对激光的有效吸收.由于损伤阈值较低,严重限制了其在高能激光系统中的应用.实验研究了较高激光能量密度下滤光片的损伤形貌和损伤机理.损伤形貌的变化特征是:随着激光能量密度的增加,滤光片先出现损伤点,后以损伤点为中心产生裂纹,且裂纹长度逐渐变长,最终连接成线状和块状,导致大面积的薄膜脱落.建立了缺陷吸收激光能量升温致中性密度滤光片表面薄膜损伤的模型,计算了薄膜表面的温度和应力分布,讨论了薄膜表面不均匀温升造成的径向、环向和轴向热应力分布.理论分析显示:环向应力是造成薄膜沿径向产生裂纹的主要原因.当激光能量密度大于约2.2 J/cm~2,杂质粒子半径大于140 nm且相邻杂质粒子之间的距离小于10μm时,裂纹才能大量连接起来引起薄膜的大面积脱落.

英文摘要:

The typical neutral density filter is a metal film plated on a K9 glass to achieve the effective absorption of laser.Its lower damage threshold severely restricts its application to high energy laser systems.Experimental study on damage morphology and damage mechanism of filter in a higher laser energy density is carried out.The variation characteristics of damage morphology are as follows:with the increase of laser energy density,damage spots first appear on the filter,then develop into cracks,and the cracks grow gradually longer and eventually connect into linear and block forms,resulting in a large area of film dropping off.A model of defect absorption leading to film damage on neutral density filter is established.And temperature and stress distributions on the film surface are calculated,separately.The inhomogeneous temperature rise on film surface leads to radial,hoop and axial thermal stress distributions.Theoretical analysis shows that cracks along the radial direction are caused by hoop stress.When laser energy density is larger than about 2.2 J/cm~2,impurity particle radius is larger than 140 nm and the distance between impurity particles is less than 10μm.A large number of cracks can connect together to cause a large area of film to drop off.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876