纳秒激光辐照划痕表面熔石英的热应力模型

为了研究激光辐照含有表面划痕的熔石英的热应力特性,基于电磁场、热传导及弹塑性力学理论,建立了适用于不同表面缺陷类型的纳秒脉冲激光辐照熔石英的热应力数值模型.利用该模型计算得到平滑表面和划痕表面熔石英在激光辐照后的温度场分布和应力场分布,并通过搭建的激光损伤测试及应力在线测量系统实验验证了所建模型.研究结果表明,熔石英的表面结构引起的光场调制会导致激光辐照后熔石英内部应力增强,并且应力大小与其表面结构尺寸密切相关.研究结果不仅有助于分析含有表面划痕的光学元件的激光损伤机理及残余应力,而且能够对激光加工的热应力调控提供理论依据.