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<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

理解了麥克斯韋方程組，就掌握了探索光器件奧秘的鑰匙。COMSOL的波動(dòng)光學(xué)模塊就是通過(guò)計(jì)算由麥克斯韋方程組得出的偏微分方程來(lái)仿真各類光器件。 COMSOL波動(dòng)光學(xué)模塊頻域分析的控制方程 三、光子時(shí)代的到來(lái) 1960年，第一臺(tái)紅寶石激光器誕生，之后又陸續(xù)制成了氦氖激光器、砷化鎵半導(dǎo)體激光器等各種激光器。當(dāng)代光器件中，激光是主要的光源。

我們還研究了這些材料在激光工程領(lǐng)域、濾波器設(shè)計(jì)和光開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用。 本文來(lái)自 ：COMSOL 博客

這種損壞，如果不加以修復(fù)，可能會(huì)改變激光器的光學(xué)特性，從而改變激光器的功能，特別是會(huì)導(dǎo)致不必要的光調(diào)制和散射。同時(shí)，這些光學(xué)器件很昂貴，反復(fù)更換它們對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的。因反復(fù)暴露在高峰值功率的激光脈沖中而損壞的光學(xué)器件的示例。左邊顯示的為損壞的光學(xué)表面，右邊顯示了相應(yīng)的修復(fù)部位。 小型激光器可以解決內(nèi)部光學(xué)器件的激光誘導(dǎo)損傷的潛在問(wèn)題。

通過(guò)一組吸收介質(zhì)中的輻射束接口來(lái)模擬準(zhǔn)直輻射熱源(激光)，該接口可以模擬材料在激光波長(zhǎng)下的半透明性以及介電界面處的反射。通過(guò)事件接口模擬脈沖熱源，通過(guò)表面對(duì)表面輻射接口模擬較長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外再輻射。這種建模方法適用于半導(dǎo)體加工領(lǐng)域或準(zhǔn)直光入射到半透明材料的任何情況。 本文來(lái)自： COMSOL 博客

新的射線光學(xué)模塊可用于建立光在光學(xué)介質(zhì)和設(shè)備中的傳播模型，其中電磁波被看作射線。我們還有許多包括角隅反射器模型或牛頓望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的光線傳播建模在內(nèi)的許多射線光學(xué)仿真案例供您參考，可在 COMSOL 官網(wǎng)下載。 本文內(nèi)容來(lái)自 COMSOL 博客

在熱彈性區(qū)，激光產(chǎn)生的應(yīng)力波大小與吸收光的能量呈正比，對(duì)于均勻能量分布，可用一維模型描述激光束在材料表面產(chǎn)生的應(yīng)力，其在材料表面產(chǎn)生的應(yīng)力-應(yīng)變與材料表面吸收的激光能量呈正比。當(dāng)激光入射到材料上時(shí)，所產(chǎn)生的超聲波以不同的類型傳播出去，主要有縱波、橫波和表面波。影響超聲波傳播特性的因素很多，主要有材料對(duì)激光光能量的吸收程度、材料的熱傳導(dǎo)特性、激勵(lì)激光的頻率、材料表面的光滑程度等。

本文根據(jù)《激光原理》-周炳琨這本書(shū)中的厄米特高斯光公式，在comsol中仿真了高階厄米特高斯光。 所用comsol版本為5.6版，模塊為波束包絡(luò)。

掌握精確仿真電磁場(chǎng)所需的網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)化技巧，深入探索從模擬中獲得的結(jié)果（如分析設(shè)計(jì)方案中的電磁場(chǎng)分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質(zhì)因子等），對(duì)光子器件、集成光路、光波導(dǎo)、耦合器、光纖等設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。 5. 應(yīng)用COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜物理場(chǎng)的建立或者集合模型的建立，如超表面波前的衍射計(jì)算、石墨烯電導(dǎo)函數(shù)的仿真、具有色散材料的能帶求解等。 6.

</p><p>同時(shí)表層直接接觸激光照射，溫度也在快速升高，為了不讓表面皮膚燒傷，采用了導(dǎo)光性好導(dǎo)熱性好的藍(lán)寶石恒定低溫來(lái)保護(hù)皮膚。這個(gè)就是藍(lán)寶石冰點(diǎn)脫毛的由來(lái)。</p><p>為了更快殺傷毛囊，加大激光功率的同時(shí)，也要提高表層散熱能力。但這些都還是有極限的，激光功率過(guò)高存在真皮層灼傷的風(fēng)險(xiǎn)。

仿真軟件建立了單脈沖皮秒激</span><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">光作用下的雙溫模型，研究了光斑半徑及激光能量對(duì)銅片燒蝕結(jié)果的影響，得到以下結(jié)論。

這兩個(gè)方程代表了一個(gè)雙向耦合多物理場(chǎng)問(wèn)題，非常適合通過(guò) COMSOL Multiphysics 的核心功能模擬。

image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>使用comsol的波動(dòng)光學(xué)模塊，模擬了高斯激光通過(guò)極度不均的折射率表面出現(xiàn)的分支流現(xiàn)象。</p><p>相對(duì)比，均勻的表面沒(méi)有出現(xiàn)明顯的分支。</p><p>結(jié)果動(dòng)圖展示如下。

光線通過(guò)復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，其光路變得非常復(fù)雜。本案例介紹在COMSOL建立功能梯度材料FGM幾何模型，并研究激光在通過(guò)梯度材料時(shí)的反射情況。 梯度材料模型采用CAD Voronoi FGM V1.0插件生成，CAD模型生成后只保留綠色圖層內(nèi)容作為梯度材料的反射界面。

1980 年，Bell Communication Research 的 Eli Yablonovitch 提出了一個(gè)思考：如何減少特定頻率范圍內(nèi)半導(dǎo)體激光器的損耗？他在透明介質(zhì)中切割出周期性圓孔，并觀察到一定頻率范圍內(nèi)的光發(fā)生了損耗，無(wú)法穿透。Yablonovitch 發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)與具有傳導(dǎo)和價(jià)帶的半導(dǎo)體類似，并將它們命名為光子晶體（與普林斯頓大學(xué)的 Sajeev John 合作）。

一般利用幾何方法測(cè)量輥壓后極片的厚度［81］，如激光三角測(cè)量、激光卡尺、X射線、β輻射等；對(duì)于電極孔隙率及孔徑分布多利用Hg孔隙度法［82］及上文所述的x-CT及OM技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)；而其他與電極孔隙度相關(guān)的參數(shù)，如曲折度可通過(guò) EIS［83］和3D成像技術(shù)測(cè)量。