单晶硅材料强激光损伤吸收波前模型的理论研究

改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型,在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项,并将一维形式推广到了三维.利用改进后的吸收波前模型,数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长 1064 nm皮秒激光辐照时杂质源(以金属铁为例)附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况,并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律.数值结果显示:(1)与传统的热传递模型不同,在损伤阈值附近,激光场能量密度从低于损伤到达到(或超出)损伤的微小变化导致温度场的巨大变化;(2)达到损伤能量密度后,杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长;(3)激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低.研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤:相比于传统的热超导模型,吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变,并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸.另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值,这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路.