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摘要
为了研究大功率CO2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题,建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型,通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先,针对大功率CO2激光特点,讨论了输出窗口材料Ga As和Zn Se的物理特性。然后,基于10 k W级大功率CO2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性,建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后,利用COMSOL软件对该模型进行求解,得到以Ga As和Zn Se为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布,并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明:在10 k W级激光作用下,Zn Se窗口温升小于Ga As窗口;两种输出窗口产生μm量级热变形;由于Ga As材料的热导率高,Ga As窗口的热变形和热应力分布更为均匀。
- 出版日期2017
- 单位内蒙古化工职业学院; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
