COMSOL脈沖激光的案例
基于comsol的脈沖激光光熱力分析
<h1><strong>基于comsol的脈沖激光光熱力分析</strong></h1><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/018b9a1c24074906a4e4e63b1e0694fa.gif" style="text-align: center">
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展開 納秒激光開槽的COMSOL模擬 ￥99
很多同學(xué)在用COMSOL模擬脈沖激光時，總會遇到這樣或那樣的不收斂問題，作者以一個COMSOL模擬納秒激光開槽為例，來指出COMSOL中的限制問題。
內(nèi)置PPT詳解文件。下圖是納秒激光開槽的示意圖。
comsol脈沖激光設(shè)置：教程+模型 ￥15
現(xiàn)在越來越多的同學(xué)在用COMSOL做激光加工的模擬仿真，比如：激光打孔，激光切割，激光清洗，激光熔覆等等。連續(xù)激光很多同學(xué)都會設(shè)置，但是很多的模型都需要脈沖激光來加工材料，在設(shè)置脈沖激光的時候很多同學(xué)犯了難，不知如何下手。
這里我用的是一個脈沖12ms，重復(fù)頻率50Hz的脈沖激光。
主要思路就是：
1.激光參數(shù)設(shè)置，2.設(shè)置方波函數(shù)，3.設(shè)置解析函數(shù)，4.設(shè)置脈沖激光熱源，5.建立幾何，6模型邊界條件，7.網(wǎng)格劃分和研究步驟設(shè)置 8.計算結(jié)果
最重要的就是周期脈沖函數(shù)設(shè)置，一般思路就是先利用comsol里面的矩形波函數(shù)，設(shè)置出單個脈沖周期；接著在解析函數(shù)里面調(diào)用矩形波函數(shù)，進(jìn)行周期性拓展。然后利用 脈沖激光=激光高斯熱源×脈沖周期函數(shù)。
以下就是計算出來的結(jié)果：
展開 衍射光學(xué)：超短激光脈沖如何影響光束整形光學(xué)
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
光學(xué)仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學(xué)元件的光束整形特性和能力。
隨著超短脈沖（USP）激光器（也稱為超快激光器）在工業(yè)應(yīng)用中變得越來越普遍，特別是當(dāng)納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學(xué)元件（DOE）的光束整形應(yīng)用變得更具挑戰(zhàn)性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學(xué)仿真工具，可以用于大多數(shù)DOE元件（包括分束器和光束整形器）的仿真，利用這款軟件，我們在Holo / Or的團(tuán)隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)盡管對于大多數(shù)光束整形器來說，DOE的影響可以忽略，但對于諸如基于光柵的DOE之類的大角度分束器，可以看到顯著的且不期望的色散效果。
圖1. 對于m = 1且輸入光束直徑為4 mm的渦旋透鏡元件（a），對輸入800 nm高斯脈沖得到的結(jié)果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結(jié)果（c）進(jìn)行比較，沒有明顯差異。
DOE基礎(chǔ)知識
對于許多應(yīng)用而言，DOE可以用于產(chǎn)生一些傳統(tǒng)的反射或折射光學(xué)元件無法達(dá)到的獨特光學(xué)功能，在系統(tǒng)配置方面更加靈活。與折射解決手段相比，DOE具有很多優(yōu)勢，包括尺寸小、單個元件具有多種功能、角度精度高、厚度小和相比于折射解法時間色散較小等。
操作原理非常簡單：對于準(zhǔn)直入射光束，輸出光束以預(yù)先設(shè)計的分離角度和強度出射DOE，通過光束整形器，激光束被聚焦成設(shè)計好的尺寸和形狀。
展開 
ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL ￥100
以下為中間過程中的溫度場
本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數(shù)設(shè)置，apdl程序為參數(shù)化建模，只需修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可更換模型參數(shù)。
下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進(jìn)入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結(jié)束
激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle
在模擬的過程中要實現(xiàn)激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線
1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環(huán)境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項參數(shù)不是固定參數(shù)，而是隨溫度變化的參數(shù)。
激光參數(shù)：
光斑直徑：100微米
激光功率：200W
掃描速率v=800mm/s
占空比ra=0.5
激光頻率f=20000Hz
展開 衍射光學(xué)：超短激光脈沖如何影響光束整形光學(xué)
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
文章來源：Laser Focus World激光聚焦世界http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-53/issue-09/features/diffractive-optics-how-ultrashort-laser-pulses-influence-beam-shaping-optics.html
光學(xué)仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學(xué)元件的光束整形特性和能力。
隨著超短脈沖（USP）激光器（也稱為超快激光器）在工業(yè)應(yīng)用中變得越來越普遍，特別是當(dāng)納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學(xué)元件（DOE）的光束整形應(yīng)用變得更具挑戰(zhàn)性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學(xué)仿真工具，可以用于大多數(shù)DOE元件（包括分束器和光束整形器）的仿真，利用這款軟件，我們在Holo / Or的團(tuán)隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)盡管對于大多數(shù)光束整形器來說，DOE的影響可以忽略，但對于諸如基于光柵的DOE之類的大角度分束器，可以看到顯著的且不期望的色散效果。
圖1. 對于m = 1且輸入光束直徑為4 mm的渦旋透鏡元件（a），對輸入800 nm高斯脈沖得到的結(jié)果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結(jié)果（c）進(jìn)行比較，沒有明顯差異。
展開 飛秒脈沖激光空間光場調(diào)控的微透鏡陣列制備技術(shù)進(jìn)展
這里借助飛秒激光燒蝕種子結(jié)構(gòu)結(jié)合各項同性濕法刻蝕的思想，將其應(yīng)用到藍(lán)寶石微透鏡的加工中，實現(xiàn)藍(lán)寶石微凹透鏡陣列的高效率制備。
圖7（a）單脈沖能量燒蝕
■ 這里采用的是C相藍(lán)寶石，使用不同單脈沖能量直接燒蝕得到的結(jié)果如圖 7（a）所示。
■ 利用該高溫化學(xué)反應(yīng)，單脈沖能量為36 nJ燒蝕后的藍(lán)寶石結(jié)構(gòu)隨刻蝕時間的演化過程如圖 7（b）所示。
■ 當(dāng)在溶液中刻蝕5 min以后，藍(lán)寶石表面的燒蝕微坑已經(jīng)擴(kuò)大并演變成倒三棱錐結(jié)構(gòu)，并且隨著刻蝕時間增加，藍(lán)寶石表面微結(jié)構(gòu)的整體尺寸也逐漸增加。
圖7（b）藍(lán)寶石結(jié)構(gòu)演化過程
圖7（c）藍(lán)寶石底部變化程度
但是從側(cè)面圖 7（c）可以看到，在整個刻蝕過程中，其斜邊的傾斜角度保持不變，但是底部由原來的三棱錐形狀變成了球形，并且隨著刻蝕時間的近一步增加，其底面的尺寸也隨之變大。
圖7（d）大面積藍(lán)寶石微透鏡陣列結(jié)構(gòu)
圖7（e）大面積藍(lán)寶石成像效果
經(jīng)驗證，該底部結(jié)構(gòu)具有比較完美的球面輪廓。根據(jù)這一現(xiàn)象，利用光場調(diào)制技術(shù)將焦點調(diào)制為4×4的點陣，焦點之間的間隔略小于刻蝕后藍(lán)寶石底部的球面直徑，可以避免由不同晶向引起的三棱柱側(cè)邊，從而實現(xiàn)具有高表面質(zhì)量的藍(lán)寶石微透鏡陣列結(jié)構(gòu)。
圖 7（d）是利用飛秒激光空間光場調(diào)制和濕法刻蝕制備的大面積藍(lán)寶石微透鏡陣列結(jié)構(gòu)，可以看到其尺寸分布比較均勻，且都具有比較好的成像效果（圖 7（e））。
展開 光纖激光器設(shè)計軟件 | RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
光纖激光器軟件設(shè)計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結(jié)果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸?shù)亩x，加上光纖的結(jié)構(gòu)和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經(jīng)過光纖放大器傳輸?shù)慕Y(jié)果。復(fù)雜模型比如考慮多模，多摻雜系統(tǒng)，動態(tài)仿真等在此基礎(chǔ)上添加相關(guān)參數(shù)代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經(jīng)過摻Y(jié)b光纖激光器之后的結(jié)果圖。
（1）時間序列圖
（2）頻域圖
（3）強度分布
（4）光纖中不同位置處脈沖的輸出性能參數(shù)變化
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RP 系列 激光分析設(shè)計軟件
展開 免費線上講座 | 脈沖激光器設(shè)計
鎖模激光器
2. 超連續(xù)譜產(chǎn)生
3. 脈沖壓縮
4. 同步泵浦OPO
講座時間：
5
月2
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PM
15
:00
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16
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00
周五
舉辦方式：
網(wǎng)絡(luò)研討會
掃碼報名咨詢
報名郵箱：market@asdoptics.com
網(wǎng)址：www.asdoptics.com
脈沖激光加工Al的COMOSL模擬及相關(guān)文獻(xiàn) ￥49.9
脈沖激光.gif
comsol 激光焊接、激光穿孔模型
有興趣的可以加企鵝號+2640240887互相交流。
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計軟件——脈沖顯示窗口
進(jìn)一步提示：
·使用Home和End鍵，您可以分別移動到第一個和最后一個計算的脈沖。
·點擊圖表，在鼠標(biāo)光標(biāo)位置顯示十字，并用數(shù)字顯示其坐標(biāo)。單擊時按住Ctrl鍵，十字會移動到所顯示曲線的最近的數(shù)據(jù)點。
·在圖表上方輕輕點擊，顯示數(shù)值范圍和分辨率。
·如果在執(zhí)行腳本之前打開了脈沖顯示窗口，則可以在計算整個脈沖傳播之前使用該窗口。可能只是部分脈沖已經(jīng)被計算出來了，其他的脈沖還不能顯示出來。
·表單設(shè)置也可以通過腳本中的各種函數(shù)調(diào)用進(jìn)行修改。
如果兩個脈沖的相互作用已經(jīng)用函數(shù)pp_fiber_2p()進(jìn)行了模擬，則脈沖顯示窗體還有一個按鈕，用于在脈沖1和脈沖2的顯示之間切換。
展開 基于comsol的階梯脈沖增長函數(shù)的設(shè)置 ￥800
</p><p><br></p><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_rar.gif"><a href="https://oss.jishulink.com/upload/201908/b2f676e76a45415bbaf967feb1846c78.rar" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(0, 102, 204);">階梯脈沖函數(shù)模型.rar</a></p><p>階梯脈沖增長函數(shù)， 周期性的，但每個周期后重心均上移，且在一個周期內(nèi)按照不同方波脈沖分布，如下圖所示。</p><p>這個函數(shù)集成了 階梯、脈沖、周期的特征。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img title="QQ圖片20190827114023.png" style="max-width: 760px;" alt="QQ圖片20190827114023.png" src="https://img.jishulink.com/upload/201908/2df50d30c2e548d28ee9b9f8162952ca.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201908/2df50d30c2e548d28ee9b9f8162952ca.png?
展開 激光熔覆comsol模型，激光熔池仿真
激光熔覆comsol三維仿真模型，涉及溫度場和速度場，需要的聯(lián)系即可，原創(chuàng)模型，可提供答疑，非誠勿擾！
超短脈沖燒蝕金屬的雙溫COMSOL模擬 ￥399
<p>超短脈沖與與物質(zhì)的相互作用，一般采用雙溫方程，描述電子和晶格的溫度變化。</p><p>方程如下：</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/202108/a3f3991b4c7e4387a4813b21bb57f997.png" alt="S)T])21VSZ@S13KU}WRXNSD.png"></p><p>其中，Te為電子的溫度，Tl為晶格的溫度，G為電子-聲子耦合系數(shù)，其隨溫度變化。</p><p>s(x,t)為激光熱源，一般為飛秒和皮秒級別。</p><p><br></p><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif">本例完美還原了利用激光燒蝕金屬的Paper，主要使用了固體傳熱模塊和變形幾何模塊，相對于PDE模塊更容易理解。</p><p>還可以利用此案例發(fā)幾篇二區(qū)的SCI基本沒有問題。</p><p>內(nèi)附有對應(yīng)文獻(xiàn)。
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