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激光辐照下镀铬介质高吸收镜的热变形

聂山钧 郭劲 邵俊峰 王挺峰 汤伟

聂山钧, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰, 汤伟. 激光辐照下镀铬介质高吸收镜的热变形[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 84-90. doi: 10.3788/CO.20150801.0084
引用本文: 聂山钧, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰, 汤伟. 激光辐照下镀铬介质高吸收镜的热变形[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 84-90. doi: 10.3788/CO.20150801.0084
NIE Shan-jun, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng, TANG Wei. Thermal deformation of high absorption chrome plated mirror irradiated by laser[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 84-90. doi: 10.3788/CO.20150801.0084
Citation: NIE Shan-jun, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng, TANG Wei. Thermal deformation of high absorption chrome plated mirror irradiated by laser[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 84-90. doi: 10.3788/CO.20150801.0084

激光辐照下镀铬介质高吸收镜的热变形

doi: 10.3788/CO.20150801.0084
基金项目: 激光与物质国家重点实验室自主基础研究资助项目(No.SKLLIM1303)
详细信息
    通讯作者:

    聂山钧(1989—),男,山东临沂人,硕士研究生,2011年于西安电子科技大学获学士学位,主要从事激光与物质相互作用方面的研究。E-mail:shjwind@sina.cn

    郭 劲(1964—),男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事激光与物质相互作用、激光探测方面的研究。E-mail:guojin@ciomp.ac.cn

    邵俊峰( 1984—) ,男,安徽宿州人,博士研究生,助理研究员,2006 年、2009 年于复旦大学分别获得学士、硕士学位,主要从事激光辐照效应、光电对抗技术方面的研究。E-mail:shaojunfeng1984@163.com

    王挺峰( 1977—) ,男,山东文登人,研究员,硕士生导师,1999 年、2002 年于吉林大学分别获得学士、硕士学位,2005 年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光电对抗技术方面的研究。E-mail:wangtf@sina.com

    汤 伟( 1985—) ,男,黑龙江绥棱人,博士研究生,2009 年于天津科技大学获得学士学位,主要从事激光辐照效应、热控方面的研究。E-mail:twei222@163.com

  • 中图分类号: TN249

Thermal deformation of high absorption chrome plated mirror irradiated by laser

  • 摘要: 为了分析激光辐照下反射镜热变形对光束质量的影响, 本文建立了激光光束45°角入射时镀铬介质高吸收镜的热固耦合模型, 对不同辐照光束下反射镜的热变形和镜体厚度对热变形的影响进行了分析, 并用哈特曼波前传感器对自由边界条件下的镜面热变形进行了检测。结果表明:吸收功率在0.085~0.185 W时, 镜面热变形随吸收功率的增加近似线性增加, 随辐照光斑的增加而减小;反射镜厚度在1~5 mm范围, 镜面热变形基本不变。在激光照射的初始阶段, 反射镜表面温度和热变形迅速增加, 在激光连续照射20 s后, 镜面温度增加量逐步变缓, 镜面热变形则在1 s以内就上升至0.27 μm, 之后变形量缓慢增加, 在100 s后达到相对稳定状态;关闭激光后, 镜面在120 s后恢复到初始状态。分析表明, 产生误差的因素主要为光斑大小和辐照光束入射角度。
  • 图  1  反射镜结构示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of the reflection mirror

    图  2  反射镜温度仿真图及镜面变形随功率、光斑半径的变化

    Figure  2.  Simulation diagram of mirror temperature,and thermal deformation dependence of laser power and facula diameter

    图  3  镜面变形随镜体厚度的变化

    Figure  3.  Thermal deformation with different diameter and thickness

    图  4  镜面中心点温度和镜面热变形随时间的变化

    Figure  4.  Variation of mirror center temperature and thermal deformation with laser heating time

    图  5  镜面温度分布

    Figure  5.  Temperature distribution of the mirror

    图  6  热变形测量实验装置及哈特曼检测的原理

    Figure  6.  Experimental equipment for measuring thermal deformation and principle of Hartmann test

    图  7  波前面型和干涉图

    Figure  7.  Wavefront surface and interferogram

    图  8  镜面热变形PV值与激光辐照时间的关系

    Figure  8.  Thermal deformation vs laser heating time

    图  9  热变形与吸热功率和光斑大小的关系

    Figure  9.  Relationships of thermal deformation,absorbed power and diameter of the laser beam

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-15
  • 录用日期:  2014-12-12
  • 刊出日期:  2015-01-25

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