研究目的
通过建立多物理场耦合动力学模型，探究纳秒激光辐照下KDP晶体表面激光损伤的机理。
研究成果
多物理场耦合模型有效描述了KDP晶体上的激光损伤过程，揭示了表面缺陷在损伤起始中的重要性以及热力学和流体力学在损伤演化中的作用。实验结果验证了该模型的可行性，为提高光学材料的抗激光损伤能力提供了见解。
研究不足
该模型未考虑KDP晶体的光学各向异性以及温度对材料参数的精确影响。实验装置无法直接测量局部激光损伤区域的瞬态温度。
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纳秒激光辐照下KDP晶体表面缺陷引发的激光损伤动态行为建模
DOI：10.1038/s41598-019-57300-2
期刊：Scientific Reports
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
透明介质光学元件激光诱导损伤问题严重制约了高功率激光系统的发展。通过建立多物理场耦合动力学模型研究KDP表面激光损伤的瞬态动态行为，是揭示纳秒激光损伤机理的重要途径。本研究以KDP晶体为例探究激光诱导表面损伤机理，基于电磁场、热传导和流体力学理论，建立了描述纳秒损伤过程演化的多物理场耦合动力学模型。该模型模拟了纳秒激光辐照过程中激光能量传输、热场分布及损伤形貌的动态变化，发现表面缺陷导致的光强增强对激光辐照区初始能量沉积和损伤起始具有重要作用，后续激光辐照中温度场与坑状形貌的演化有助于理解激光损伤过程。通过典型缺陷诱导激光损伤的形貌信息验证了该模型的可行性，本研究为阐释KDP晶体表面缺陷诱导的激光损伤提供了新见解，该模型也可推广应用于其他透明介质光学元件的激光损伤机理研究。
作者：
Hao Yang，Jian Cheng，Zhichao Liu，Qi Liu，Linjie Zhao，Jian Wang，Mingjun Chen
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