Articles techniques et présentations

光纤拉锥技术是一种广泛应用的光纤后处理手段，通过对光纤形状和光学性能的调整，可以制造各种光纤器件，进而拓展光纤在传感、通信和非线性光学等领域的应用。拉锥过程中，需将光纤加热至二氧化硅的玻璃化转变温度以上，使其由玻璃态转变为粘流态，并通过在加热区施加拉力实现光纤的形变。有效控制该过程中的温度场和力学应力场对实现高精度光纤拉锥至关重要。 本研究利用COMSOL Multiphysics的多物理场耦合能力，构建了一个综合考虑固体传热、层流和动网格的光纤拉锥仿真模型。通过模拟光纤在高温区的受热过程及粘流态下的变形行为，该模型能够真实再现拉锥过程中热源 ... En savoir plus

传统光学镜片在制造后规格固定，无法调节。尽管空间光调制器（SLM）能够实时调制光的相位或强度，但其分辨率、速度和功率限制使其在高功率或高帧率应用中表现不佳。可变形镜（DM）和微透镜阵列（MLA）因反馈回路复杂和响应速度较慢，难以满足超快脉冲激光器的要求。声光效应通过调节介质的折射率来实现光束调制，为克服这些局限性提供了有效的解决方案。在本研究中，我们使用了 COMSOL Multiphysics® 软件中的压力声学、固体力学、电路、几何光学和静电场模块进行仿真。首先，我们开发了一个二维声学透镜模型，以模拟液体在压电陶瓷片振动影响下形成的声压场 ... En savoir plus

TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... En savoir plus

近年来，碳纤维复合材料以其刚度高、模量高、强度大、质量轻等优点在工业界得到了广泛的应用。当采用高速铣削等传统方法加工碳纤维增强复合材料时，常出现如刀具磨损，复合材料分层、加工后材料性能变差等问题。而激光切割通过激光束熔化、汽化材料表面实现对材料的去除。由于不直接接触复合材料，从而避免了传统加工方式中存在的诸多问题。 为了研究激光切割碳纤维复合材料的工艺，采用COMSOL软件模拟了碳纤维复合材料板的激光打孔过程。在研究中，使用COMSOL软件中的固体传热模块和几何变形模块进行仿真。首先，通过在复合材料板表面加入面热源，模拟红外激光束对材料表面的加热作用。然后 ... En savoir plus

几十年来，国际上大型放射性加速器核束装置得到快速发展，使得产生滴线区不稳定原子核成为可能。作为加速器装置最为重要的组成部分之一，离子源为放射性核束的产生提供了第一驱动力。世界上比较主流的离子源主要分为表面离子源，等离子体离子源，ECR离子源等，我们在此基础上，在国内首先发展了激光烧灼离子源，其基本原理是用一束532nm的脉冲激光轰击靶材，靶材原子中的核外电子被电离之后形成带电离子，在电场作用下从靶材中提取出来，然后经过一系列提取电极，加速电极，聚焦电极，修正电极之后传输到束流线终端。在这一过程中，离子源内部束流光学的模拟显得尤为重要，直接关系到加速器束流传输的效率 ... En savoir plus

掺Yb3+大模场光纤放大器在高功率激光泵浦时，增益离子的量子亏损和材料的本征吸收会导致光纤内部温度的整体上升。由于石英材料的热光效应，光纤整体的折射率会在温升条件下再分布，形成沿着光纤轴向分布的长周期折射率光栅。微扰的折射率光栅会诱导信号光基模和高阶模之间发生模式耦合，使激光能量从基模向高阶模转移，形成横向模式不稳定现象(Transverse mode instability, TMI)。首次采用多物理场仿真软件COMSOL中的电磁波频域模块和固体传热模块，结合Matlab软件编程进行联合仿真，对TMI产生时光与热相互作用的动态过程进行全数值有限元仿真 ... En savoir plus

由于异种金属的热物理性能存在较大差异，在焊接过程中极易形成金属间化合物，这给两种材料的焊接造成了一定的困难。因此，针对钢/铝异种金属焊接存在的难点，建立了基于COMSOL软件的激光-TIG复合热源焊三维瞬态熔池数值分析模型。利用所建模型对不同焊接条件下的激光-TIG复合热源焊熔池形貌和温度场进行模拟计算，分别探讨了激光功率、电弧电流及焊接速度对复合焊焊接温度场的影响规律。 En savoir plus

钴基高温合金，因其优异的高温综合性能而被广泛应用于航空发动机制造等领域，激光增材制造是制造几何形状复杂的高温合金零件的有效途径。目前，高温合金增材制造中，缺陷与组织成分的控制是关键的技术瓶颈，而这两方面的问题都与熔池中的热质传输过程密切相关，因此我们将研究的方向着眼于揭示熔池流动背后复杂的物理现象。本研究基于 COMSOL 多物理场耦合，应用 ht、tpfmm、tcs 接口，提出了适用于高温合金多组分热质传输的数值模型，研究了温度梯度G以及凝固速率R对界面围观凝固组织的影响以及钴基合金中主要成分 Fe、C、Co、Cr 的传质特性以及成分分布 ... En savoir plus

本文介绍利用COMSOL传热模块对激光闪射法（Laser Flash Method）测量具有环形结构的碳化硅复合包壳的瞬态传热过程，进而获得对标准激光闪射法估算热扩散率/热导率的几何修正系数和温度修正系数。 碳化硅复合包壳由多层的单质SiC陶瓷基体、SiC纤维编织层组成。碳化硅复合包壳在高温蒸汽中抗氧化性远远优于锆合金，因此被视为未来核电站燃料棒包壳的理想解决方案。为了开展碳化硅复合包壳的性能分析，需要使用激光闪射法获得其在500K~1800K温度范围的热扩散率。问题在于，激光闪射法标准(ASTM E1461-13)规定的样品形状为薄圆片 ... En savoir plus

飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点，飞秒激光与物质作用表现出的非线性和准热绝缘特性使其在微纳加工领域有着重要的应用。飞秒激光微纳加工中激光与物质突出的作用机制表现为光子-电子-声子的能量传输过程，其中的电子超快激发等动力学过程会对材料加工中微区能量传输、超快相变等瞬态过程产生重要影响，对飞秒激光微纳加工机理的研究具有非常重要的学术意义。本文介绍了采用COMSOL Multiphysics 的Heat Transfer模块对飞秒激光与多层金属膜作用的超快加热规律进行了数值仿真，对于多层金属膜，膜层分界面处声子温度具不连续的热边界条件，而整个膜系中电子温度处处连续 ... En savoir plus