硕士论文下载：强激光辐照下镀膜镜面的热变形
摘 要研究强激光辐照下镀膜镜面的热变形，对提高强激光系统的性能具有重要意
义。本文主要就激光辐照下高反镜热变形问题的尺度律和激光偏振特性对高反镜
热变形的影响开展了研究。具体工作如下：
1．研究了光学薄膜对激光能量的吸收问题。这是研究激光辐照下镜面热变形
的基础。薄膜的吸收率可根据驻波场来计算。推导了一般情况下薄膜驻波场和吸
收率的计算公式。针对正入射情形，利用自编程序，计算了某光学薄膜的驻波场
和温度场，进而考察了膜层界面的影响。利用反射相移补偿方法，有效降低了渐
变折射率高反射膜的表面电场。
2．研究了激光辐照下高反镜热变形问题的尺度律。基于热力解耦的准静态理
论，给出了激光辐照下高反镜热变形问题的控制方程。考虑常用假设，结合一定
的边界条件，通过方程分析的方法，获得两个结论：（1）激光辐照下高反镜热变
形问题的尺度律成立；（2）对于同一模型，其它条件不变时，变形、温升、应力、
应变与激光功率密度之间具有线性关系。利用 ANSYS 进行了数值模拟，验证了上
述结论的正确性。该结论是利用缩比模型研究大尺度高反镜在激光辐照下的热变
形问题的依据，且为缩比模型设计、辐照条件设计、模型实验数据反推到原型等
相关问题提供了具体准则。
3．研究了激光偏振特性对高反镜热变形的影响。计算了不同偏振态下高反膜
的吸收率，发现 45°入射时，P 偏振光对应的吸收率明显高于 S 偏振光。设计实
验，测量了 S 偏振光和 P 偏振光辐照下高反镜的热变形；利用 ANSYS 开展了数值
模拟，模拟结果与实验结果具有较好的一致性。结果表明：在条件相同的情况下，
P 偏振光辐照下的镜面热变形明显大于 S 偏振光辐照下的镜面热变形。这可能为强
激光系统的光束传输控制提供了一种新思路。
关键词：激光辐照；高反镜；热变形；光学薄膜；尺度律；偏振特性；ANSYS
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