Моделирование воздействия лазерного излучения на боросиликатные стекла

Д.С. Михайлов, А.П. Соболев, Е.А. Берченко.

Московский Физико-Технический Институт

ГУДП ОКБ «Солнечная и точная оптика»

НПО «Астрофизика»

Данная работа посвящена численному моделированию воздействия лазерного излучения на боросиликатное стекло. Работа разделена на несколько отдельных задач:

• Расчет физических характеристик многокомпонентного стекла.
• Моделирование воздействия высокоинтенсивного излучения на боросиликатные стекла в области их упругого поведения.
• Моделирование воздействия высокоинтенсивного излучения на боросиликатные стекла с учетом вязкоупругих напряжений.

 В работе исследовались как стекла с заданными физическими свойствами, такими как коэффициент поглощения на лазерной длине волны, коэффициент теплопроводности, температура трансформации стекла и так далее, так и многокомпонентные стекла, для которых решалась задача по расчету необходимых физических свойств.

На следующем этапе решалась задача по численному моделированию воздействия высокоинтенсивного излучения на боросиликатные стекла в области их упругого поведения. При решении данной задачи мы опирались на следующие предположения:

• При описании действия лазерного излучения на стеклянную пластину пренебрегали влиянием её закрепления, и рассматривали плоское напряжённое состояние.
• Мы пренебрегли отводом тепла с поверхности пластины за счет конвекции и собственного теплового излучения, т.к. в рассматриваемом диапазоне температур их величина  мала по сравнению с интенсивностью лазерного излучения.
• Мы считали характеристики стекла  постоянными  и  зависящими  только  от  его состава.

В конце работы решалась задача о численноммоделирование воздействия высокоинтенсивного излучения на боросиликатные стекла с учетом вязкоупругих напряжений.

Конечный программный  продукт был реализован на языке программирования Delphi. Программа имеет интерфейс ввода параметров стекла и его покомпонентного состава, а также выводит конечную информацию в удобном графическом виде и сохраняет ее в файлах совместимых с Microsoft Excel.

Литература

1. А.А. Аппен. Химия стекла. – Москва, Химия, 1974.
2. Стекло. ( Справочник под ред. Н. М. Павлушина) – Москва, Стройиздат, 1973.
3.  J.H. Batteh. Damage thresholds in laser-irradiated glass. – J. Appl. Phys., v. 53 (11), Nov. 1982, 7537…7544.
4. Е.М. Воронкова, Б.Н. Гречушников и др. Оптические материалы для инфракрасной техники. – Москва, Наука,1965.
5.  Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. Теория упругости. – Москва, Наука, 1987.
6.  C. Kittel. Introduction to Solid State Physics. – New York, London, Sydney, Toronto,
7.  B.F. Boley, J. H. Weiner. Theory of thermal stresses. - New York, London, 1960.