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激光对光电材料的损伤探究

作　者: 李川
导　师: 韩一平
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 光电对抗光学材料温升热损伤阈值有限差分
分类号: TN204
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着激光技术的发展,激光测距等新技术得到了广泛的应用,如若激光能量过高,则会造成探测器等仪器的损伤与破坏。造成仪器的“失明”。因此,研究激光与光电材料的作用,有着非常重要的实际意义。本文从热传导的角度出发,阐明激光与光电材料的相互作用的微观机理;在宏观上建立温升模型,采用解析方法计算了圆板型靶材的平顶光与高斯光的辐照温升,并进一步探讨其阈值损伤问题。采用有限差分数值方法解决了激光辐照材料三维温度场问题。利用偏微分方程工具箱建立模型并计算了PV型HgCdTe探测器的温升问题。对红外光学系统的系统级温升问题展开讨论,并计算了典型红外光学系统的激光辐照温升问题。本文对光电材料的热损伤做了系统的研究,建立了若干数学模型以适应各类情况的计算,可为激光加工和光电对抗技术提供必要的理论依据和参考数据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 国内外相关研究情况  7-9
  1.3 本文主要内容  9-11
第二章光电材料的热损伤的理论分析  11-23
  2.1 激光的吸收理论  11-16
    2.1.1 介质材料对激光的吸收  11-12
    2.1.2 激光与材料的相互作用及损伤机制  12-16
  2.2 热传导方程的求解  16-20
    2.2.1 热传导方程  16-17
    2.2.2 热参数为恒量是无限大介质内热传导方程的求解  17-20
  2.3 激光辐照材料问题的应用  20-21
  2.4 本章小结  21-23
第三章光电材料温升的解析分析  23-41
  3.1 半导体材料InSb的二维平顶光的温度场解析计算  23-28
  3.2 二维平顶光的应力场解析计算  28-30
  3.3 高斯光辐照K9 玻璃的温度场计算  30-34
  3.4 K9 玻璃的三维的应力场解析计算  34-37
  3.5 材料的热破坏阈值分析  37-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章光电材料温升的数值分析  41-51
  4.1 一维半无限大模型的数值计算  41-43
    4.1.1 一维温度场模型  41-42
    4.1.2 一维热传导方程的C-N格式差分  42-43
  4.2 一维半无限大模型算例分析  43-45
  4.3 三维模型的温度数值计算  45-47
    4.3.1 三维温度场模型  45-47
    4.3.2 稳定性条件分析  47
  4.4 三维模型的算例分析  47-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章光电系统的温升及探测器的热破坏  51-67
  5.1 光伏型HgCdTe探测器的温升计算  51-57
    5.1.1 Matlab的偏微分方程工具箱计算  51-53
    5.1.2 利用偏微分方程工具箱的探测器温升计算  53-57
    5.1.3 光电探测器的损伤判定  57
  5.2 红外光学系统的热学分析  57-65
    5.2.1 温升对红外光学系统的影响  57-58
    5.2.2 红外光学系统的分类  58-59
    5.2.3 红外光学系统的温升计算  59-65
  5.3 本章小结  65-67
结束语  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-77
研究成果  77-78

激光对光电材料的损伤探究

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