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

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。