[发明专利]一种用于飞秒激光烧蚀仿真的激光源模型的建立方法

权利要求书

1.一种用于飞秒激光烧蚀仿真的激光源模型的建立方法，其特征在于：

第一步，建立激光源模型初始状态下直角坐标系，以初始加工表面为xoy平面，激光传输方向为z轴正方向，以激光焦点中心为坐标系原点；

第二步，针对激光能量在空间上的高斯分布情况，建立激光在空间上分布的表达式：

其中：R为反射率，δ为材料光学穿透深度，δ_b为电子弹道长度，J为激光单脉冲能量，z_s为加工平面的位置，

ω_d(z，t)为带有焦点下移的光束传输方程，其表达式为：

式中：v为焦点下移速度，t为加工时间，z_R为光束的瑞利长度；

第三步，针对激光能量在时间上的高斯分布情况，建立激光在时间上分布的表达式：

其中：t_p为激光脉冲宽度，f为激光重复频率，

式(3)以t＝4t_p为分段点，表示在0≤t≤4t_p时有激光输出，且激光在该时间段内呈高斯分布，而在t＝4t_p之后至下一脉冲开始这一时间段内，无激光输出；

第四步，根据式(1)和式(3)，即可得出带有焦点下移的三维激光源模型：

S(x，y，z，t)＝Q(x，y，z，t)·T(t) (4)。

2.如权利要求1所述的一种用于飞秒激光烧蚀仿真的激光源模型的建立方法，其特征在于：在所提出的三维激光源模型中，加工平面位置z_s会随着材料的去除而改变，因此z_s实际上为孔的轮廓位置，根据公式：

求出固液界面速度，其中：u_s(T_l，I)为固液界面速度，V₀为最大表面速度，h_m为熔化潜热，R_g为材料气体常数，T_m为相变温度，T_l，I为相变界面温度，

根据固液界面速度，对其在时间上进行积分即可获得固液界面位置，即：

z_s＝∫₀^tu_s(T_l，I)dt (5)

将式(5)代入式(1)中，即可使用该激光源项对不同焦点下移速度下的飞秒激光钻孔过程进行数值仿真。