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期刊信息
  • 主管单位:
  • 中国科学技术协会
  • 主办单位:
  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
  • 主    编:
  • 庄松林
  • 地    址:
  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • 021-55270110
  • 电子邮件:
  • gxyq@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 1005-5630
  • 国内统一刊号:
  • 31-1504/TH
  • 邮发代号:
  • 单    价:
  • 15.00
  • 定    价:
  • 90.00
紫外激光单脉冲辐照损伤金属薄膜的数值模拟研究
Numerical simulation of the irradiation damage on metal films by single UV laser pulse
投稿时间:2017-02-15  
DOI:10.3969/j.issn.1005-5630.2017.04.013
中文关键词:  光学吸收长度  热扩散长度  金属薄膜  温度场分布  激光损伤阈值
英文关键词:optical absorption length  thermal diffusion length  metal films  temperature field distribution  laser damage threshold
基金项目:国家自然科学基金(11375130)
作者单位E-mail
徐海钊 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092  
原晓峰 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092  
张哲 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092  
李文斌 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092 wbli@tongji.edu.cn 
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中文摘要:
      针对不同厚度的镍膜以及金膜,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics研究了波长248 nm、矩形脉冲宽度14 ns激光辐照损伤阈值随膜厚变化的物理过程。本研究与他人的理论计算和实验测得的结果基本一致,研究表明:在高强度单脉冲激光均匀辐照下,金属薄膜表面的损伤主要是由于激光能量在其材料内部的沉积而导致的热效应引起的;当金属薄膜的厚度小于其光学吸收长度时(镍膜厚度 < 8 nm,金膜厚度 < 12 nm),其熔融损伤阈值随着薄膜厚度的增加而减小;当薄膜厚度大于光学吸收长度而小于其热扩散长度时(镍膜厚度8~730 nm,金膜厚度12~1 050 nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度增加而线性增加;当薄膜厚度大于其热扩散长度时(镍膜厚度 > 730 nm,金膜厚度 > 1 050 nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度的增大基本保持不变。
英文摘要:
      The damage threshold and the physical processes of Ni and Au films irradiated by single UV laser pulse(248 nm,14 ns) are investigated by using COMSOL Multiphysics as a function of layer thickness.The present simulation results arequite consistent with the previous theoretical and experimental results.It indicates that the damage on these metal films is mainly due to the thermal effect caused by the deposition of the laser energy inside the films.When the thickness of metal film is less than its optical absorption length(Ni film < 8 nm and Au film < 12 nm),the damage threshold of the metal film decreases with the increasing of the film thickness.When the thickness of metal film is larger than its optical absorption length but less than its thermal diffusion length(Ni film 8-730 nm and Au film 12-1 050 nm),the damage threshold of the metal film increases linearly as a function of the film thickness.When the metal film thickness is larger than its thermal diffusion length(Ni film > 730 nm and Au film > 1 050 nm),the damage threshold of the metal film becomes almost a constant value even if increasing the film thickness further.
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