【摘 要】
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光学玻璃作为大功率激光光学系统的核心组成部分,极易在大功率激光辐照下产生不均匀的应力,影响光束质量。本论文针对大功率激光致玻璃的热力效应,建立了玻璃应力的在线实时快速测量系统,对于解决因玻璃应力所导致的光束质量变差等问题,具有重要应用价值。本研究首先建立了大功率连续激光辐照下光学玻璃应力的物理模型,利用有限元软件COMSOL建立了激光辐照玻璃的二维轴对称模型,通过仿真分析得到了玻璃的温度分布和应力
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光学玻璃作为大功率激光光学系统的核心组成部分,极易在大功率激光辐照下产生不均匀的应力,影响光束质量。本论文针对大功率激光致玻璃的热力效应,建立了玻璃应力的在线实时快速测量系统,对于解决因玻璃应力所导致的光束质量变差等问题,具有重要应用价值。本研究首先建立了大功率连续激光辐照下光学玻璃应力的物理模型,利用有限元软件COMSOL建立了激光辐照玻璃的二维轴对称模型,通过仿真分析得到了玻璃的温度分布和应力分布。根据应力双折射理论设计了1064nm连续激光辐照下光学玻璃应力的在线实时测量系统,对比K9玻璃、超白玻璃、钠钙玻璃实验结果,选取超白玻璃进行进一步实验,定性的分析了激光参数对玻璃内部应力分布情况的影响,得到了玻璃内部应力随激光功率和辐照时间的变化规律。结果表明,玻璃材料的内部应力随着激光辐照时间或辐照功率的增加而增大,并且呈现出轴线应力大于轴线两侧应力、接近辐照位置应力大于远离辐照位置应力、应力沿轴线向两侧振荡递减的分布特征,轴线两侧存在弓形区域,区域内部应力小于区域两侧应力。对比数值模拟结果,分析了两者存在差别的原因。本文所研究的大功率连续激光辐照下玻璃应力的实时测量对大功率激光系统开发以及玻璃应力的在线测量系统的设计都具有较大的参考价值。
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