田东飞，毕娟，陈桂波，张烨，张佳佳

（长春理工大学 理学院，长春 130022）

空心激光辐照薄膜产生温度场与应力场的数值模拟与分析

田东飞，毕娟，陈桂波，张烨，张佳佳

（长春理工大学 理学院，长春 130022）

为了考察空心激光辐照下膜层的温度场及应力场的分布特征，基于传热学及弹性力学理论，建立空心激光与膜层相互作用的热应力模型。利用有限元数值分析方法求解物理模型，通过对数值结果的分析，可以得出随着激光能量的增强，温升增大，其应力也随之变大的特征及变化规律。其结果可为激光与光学薄膜相互作用提供一定的理论依据。

空心激光；温度场；应力场

空心激光束（Hollow Laser Beam，HLB）是通过激光整形技术获得的一种在传播方向上中心光强为零的环状光束。1971年，Ashkin A等人用光学镊子囚禁微米粒子，利用强聚焦的高斯激光束在焦点附近产生较大的电场梯度，对激光束中介质粒子施加一个指向焦点的作用力，使得介质粒子被三维囚禁在高斯光束的焦点附近［1］。1995年H.He通过将一束线偏振He-Ne高斯激光束照射到衍射效率为30%的计算全息光栅得到空心高斯光束［2］。2010年，Zhang Y等人通过腔内变换建立了空心高斯光束模型，发现空心高斯光束具有独特的传输特性，在近场有很好的传输稳定性，而在远场时轴上的光强为最大［3］。

光学薄膜在光学遥感器、通讯技术、光学窗口等领域有广泛的应用。当激光与薄膜相互作用时，薄膜材料对激光的本征吸收、杂质吸收以及制备过程中引入的附加吸收，导致了激光能量在薄膜内沉积转化为热能，形成温度场分布。……