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

变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟

张耀平 樊峻棋 龙国云

张耀平, 樊峻棋, 龙国云. 变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136002-1136002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1136002
引用本文: 张耀平, 樊峻棋, 龙国云. 变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136002-1136002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1136002
Zhang Yaoping, Fan Junqi, Long Guoyun. Finite element simulation of thermal distortions of deformable mirror with laser irradiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1136002-1136002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1136002
Citation: Zhang Yaoping, Fan Junqi, Long Guoyun. Finite element simulation of thermal distortions of deformable mirror with laser irradiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1136002-1136002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1136002

变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟

doi: 10.3788/IRLA201645.1136002
基金项目: 

国家高技术研究发展计划

详细信息
    作者简介:

    张耀平(1973-),男,博士,主要从事激光薄膜方面的研究。Email:zyp_820@163.com

  • 中图分类号: O484.1

Finite element simulation of thermal distortions of deformable mirror with laser irradiation

  • 摘要: 利用有限元分析软件数值模拟了固体激光器系统中由单晶硅(Silicon)、石英(Silica)与超低膨胀玻璃(ULE)等不同材料制作的变形反射镜受激光辐照下的热畸变特性。计算结果表明:当入射激光功率密度为0.225 kW/cm2,激光照射时间为10 s,镜面反射率为99.9%时,三种材料的变形镜的最大温升分别为0.804、6.751与7.122℃,最大热变形分别为0.049 3、0.034 8与0.005 m,相比之下,单晶硅温升较小,超低膨胀玻璃(ULE)的变形与应力最小,ULE是未来比较理想的镜面材料。最后,对变形镜在长脉冲激光辐照下也进行了计算与分析。
  • [1] Ling Ning, Guan Chunlin, Wang Lan, et al. The development of 61-element discrete piezoelectric deformable mirror[J]. High Power Laser and Particle Beams, 1998, 10(4):527-530. (in Chinese)凌宁, 官春林, 王岚, 等. 61单元分立式压电变形反射镜的研制[J]. 强激光与粒子束, 1998, 10(4):527-530.
    [2] Qi Weizong, Huang Wei, Zhang Bin, et al. Finite element analysis of thermal distortion of infrared CW laser reflectors[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2004, 16(8):953-956. (in Chinese)齐文宗, 黄伟, 张彬, 等. 红外连续激光反射镜热畸变的有限元分析[J]. 强激光与粒子束, 2004, 16(8):953-956.
    [3] Wang Zhenbao, Wu Yong, Yang Pengling, et al. Numerical simulation and experiment on temperature fields distribution of aluminum target under intensive laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7):2061-2065. (in Chinese)王振宝, 吴勇, 杨鹏翎, 等. 强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7):2061-2065.
    [4] Liu Jian, Lu Jian, Ni Xiaowu, et al. Fracture behavior during pulsed laser iriadiating silicon wafer[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(2):414-420. (in Chinese)刘剑, 陆建, 倪晓武, 等. 单晶硅片在脉冲激光作用下的断裂行为[J]. 光学精密工程, 2011, 19(2):414-420.
    [5] Zeng Zhige, Ling Ning, Rao Xuejun. Analysis for the finite element of the active thin mirror surface[J]. Opto-Electronic Engineering, 1995, 22(2):8-19. (in Chinese)曾志革, 凌宁, 饶学军. 能动薄镜面的有限元分析[J]. 光电工程, 1995, 22(2):8-19.
    [6] Zhang Yaoping, Xu Hong, Ling Ning, et al. The study on finite element analysis of the residual stress of thin film and component of deformable mirror[J]. Opto-Electronic Engineering, 2005, 32(8):28-31. (in Chinese)张耀平, 许鸿, 凌宁, 等. 变形反射镜薄膜应力与元件变形有限元研究[J]. 光电工程, 2005, 32(8):28-31.
    [7] Wang Xi, Bian Jintian, Li Hua, et al. Experiment on damage in K9 glass due to repetition rate pulsed CO2 laser radiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5):1204-1207. (in Chinese)王玺, 卞进田, 李华, 等. 重频脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5):1204-1207.
    [8] Xiao Dongming, He Kuanfang, Wang Di. Transient temperature evolution of selective laser melting process based on multilayer finite element model[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9):2672-2678. (in Chinese)肖冬明, 何宽芳, 王迪. 基于多层有限元模型的激光选区熔化多层瞬态温度场演化规律研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9):2672-2678.
    [9] Tang Wei, Ji Tongbo, Guo Jin, et al. Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 lase[J]. Chinese Optic, 2013, 6(5):736-741. (in Chinese)汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 等. 高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析[J]. 中国光学, 2013, 6(5):736-741.
    [10] Chen Zhaobing, Guo Jin, Lin Sen. Application of FE-BIto calculation of opto-electronic target scattering[J]. Chinese Optic, 2011, 4(2):169-174. (in Chinese)陈兆兵, 郭劲, 林森. 有限元边界法在光电目标散射计算中的应用[J]. 中国光学, 2011, 4(2):169-174.
    [11] Zhang Liang, Ni Xiaowu, Lu Jian, et al. Numerical simulation of vaporization effect of long pulsed laser interaction with silicon[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(2):437-444. (in Chinese)张梁, 倪晓武, 陆建, 等. 长脉冲激光与硅相互作用气化过程的数值模拟[J]. 光学精密工程, 2011, 19(2):437-444.
  • [1] 刘小涵, 李双成, 李美萱, 张容嘉, 张元.  离轴三反光学系统主三反射镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210025-1-20210025-9. doi: 10.3788/IRLA20210025
    [2] 李小明, 王隆铭, 朱国帅.  激光通信一体化SiC/Al摆镜支撑参数优化 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210143-1-20210143-8. doi: 10.3788/IRLA20210143
    [3] 方舟, 徐项项, 李鑫, 刘金龙, 杨慧珍, 龚成龙.  自适应增益的SPGD算法 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200274-1-20200274-7. doi: 10.3788/IRLA20200274
    [4] 李响, 李小明, 张家齐, 柳鸣, 孟立新, 张立中.  多节点激光通信天线“一体式”SiC/Al轻量化摆镜 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 198-204. doi: 10.3788/IRLA201948.S118001
    [5] 余霞, 王家秋, 张彬.  薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    [6] 宋定安, 李新阳, 彭真明.  0-1故障模型在自适应光学系统中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111004-1111004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111004
    [7] 穆永吉, 万渊, 刘继桥, 侯霞, 陈卫标.  星载激光雷达望远镜主镜光机分析与优化 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718002-0718002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718002
    [8] 兰硕, 李新南, 武春风, 李梦庆, 韩西萌.  快反镜在高功率连续激光辐照下的热性能分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1020003-1020003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1020003
    [9] 罗瑞耀, 王红岩, 宁禹, 丁枫, 万国新, 许晓军.  基于阵列激光导星的自适应光学波前探测数值仿真 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111003-1111003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111003
    [10] 范占斌, 戴一帆, 铁贵鹏, 关朝亮, 宁禹, 刘俊峰.  横向压电驱动变形镜的迟滞特性及其闭环校正 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1020001-1020001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1020001
    [11] 李响, 张立中, 姜会林.  星载激光通信载荷高体分SiC/Al主镜及支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1218003-1218003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1218003
    [12] 袁健, 沙巍, 任建岳.  空间相机用变形镜的支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 718001-0718001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0718001
    [13] 张东阁, 傅雨田.  基于在线最小二乘支持向量机的变形镜建模与控制 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118007-1118007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118007
    [14] 吴伟彬, 戴一帆, 关朝亮, 范占斌, 钟曜宇.  横向压电效应变形镜优化设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818003-0818003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818003
    [15] Sekou Singare, 陈盛贵, 钟欢欢.  激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206005-0206005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
    [16] 冯晓星, 张鹏飞, 乔春红, 张京会, 范承玉, 王英俭.  高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1408-1413.
    [17] 杨慧珍, 刘荣, 刘强.  基于变形镜本征模的模型式无波前探测自适应光学系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3639-3644.
    [18] 孙敬伟, 吴小霞, 吕天宇, 李剑锋.  400 mm跟踪望远镜结构设计和分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2568-2575.
    [19] 孙敬伟, 吴小霞, 李剑锋, 吕天宇, 刘杰.  4mSiC主镜起吊装置结构设计与分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2753-2759.
    [20] 柳华, 刘伟奇, 冯睿, 魏忠伦, 张健.  新型全柔性动镜机构的设计与分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 184-189.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  318
  • HTML全文浏览量:  39
  • PDF下载量:  120
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-12
  • 修回日期:  2016-04-18
  • 刊出日期:  2016-11-25

变形镜在激光辐照下热畸变有限元模拟

doi: 10.3788/IRLA201645.1136002
    作者简介:

    张耀平(1973-),男,博士,主要从事激光薄膜方面的研究。Email:zyp_820@163.com

基金项目:

国家高技术研究发展计划

  • 中图分类号: O484.1

摘要: 利用有限元分析软件数值模拟了固体激光器系统中由单晶硅(Silicon)、石英(Silica)与超低膨胀玻璃(ULE)等不同材料制作的变形反射镜受激光辐照下的热畸变特性。计算结果表明:当入射激光功率密度为0.225 kW/cm2,激光照射时间为10 s,镜面反射率为99.9%时,三种材料的变形镜的最大温升分别为0.804、6.751与7.122℃,最大热变形分别为0.049 3、0.034 8与0.005 m,相比之下,单晶硅温升较小,超低膨胀玻璃(ULE)的变形与应力最小,ULE是未来比较理想的镜面材料。最后,对变形镜在长脉冲激光辐照下也进行了计算与分析。

English Abstract

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回