基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，属于光学材料表面损伤检测技术领域，解决现有技术无法从电子层面解释含杂质的熔石英元件激光损伤情况，从而无法评估含杂质的熔石英元件的使用寿命的问题。本发明专利技术基于第一原理建立纯熔石英结构模型和含杂质的熔石英结构模型；基于第一原理、纯熔石英结构模型和含杂质的熔石英结构模型计算其电子信息；对含杂质的熔石英结构模型进行激光辐照模拟，模拟后再次基于第一原理计算含杂质的熔石英结构模型的电子信息；基于第一原理计算激光辐照前后含杂质的熔石英结构模型的宏观热物性参数，最后对含杂质的熔石英进行激光损伤判断。本发明专利技术用于熔石英激光损伤的检测。测。

【技术实现步骤摘要】
基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法


[0001]一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，用于熔石英激光损伤的检测，属于光学材料表面损伤检测


技术介绍

[0002]惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion，ICF)被认为是未来解决人类能源问题的最有效方法之一。但是要实现这种惯性约束热核聚变反应，就必须满足两个基本的条件，第一个是极高的温度，第二个是能够人为的充分约束高温等离子体。其中，主流的一种方法就是激光惯性约束核聚变，是利用高频率激光作为驱动源，提供核聚变时的高强度能量。而实现激光惯性约束核聚变一个关键问题就是点火装置中的光学元件(一般为熔石英镜片和KDP晶体)如何承受连续的高能激光照射。熔石英(Fused Silica)作为高功率激光系统中最常见的光学元件,广泛应用于惯性约束聚变的大型激光装置中。然而高频的激光辐照会导致熔石英材料产生致密、裂纹、喷射、熔化和坑洞等多种激光诱导损伤。激光损伤会使材料的透光性能严重下降，并使光学元件的使用寿命大幅度降低，系统也就无法实现正常通量的激光能量，严本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于第一原理建立纯熔石英结构模型和含杂质的熔石英结构模型；S2、基于第一原理、纯熔石英结构模型和含杂质的熔石英结构模型计算其电子信息；S3、对含杂质的熔石英结构模型进行激光辐照模拟，模拟后再次基于第一原理计算含杂质的熔石英结构模型的电子信息；S4、基于第一原理计算含杂质的熔石英结构模型的宏观热物性参数；S5、基于步骤S2
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S4得到的结果和纯熔石英的密度对含杂质的熔石英进行激光损伤判断。2.根据权利要求1所述的一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于，所述步骤S1中含杂质的熔石英结构模型包括含铁杂质的熔石英结构模型和含铝杂质的熔石英结构模型。3.根据权利要求2所述的一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤为：S1.1、基于石英晶体超胞和蒙特卡洛算法的BSMC程序生成用于第一性原理计算所需要的纯熔石英结构模型；S1.2、统计纯熔石英结构模型的键长键角分布，基于键长键角分布与给定的实验数据对比判断所建立的纯熔石英结构模型是否合理，若合理，转到步骤S1.3，否则，重新生成BSMC程序所用的随机数，再执行步骤S1.1；S1.3、基于构建纯熔石英结构模型过程中得到的熔石英非晶结构模型和间隙掺杂方法生成含铁杂质的熔石英结构模型和含铝杂质的熔石英结构模型。4.根据权利要求3所述的一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于：所述步骤S1.1的具体步骤为：基于石英晶体超胞和蒙特卡洛算法的BSMC程序熔石英模拟制造加热和退火过程生成熔石英非晶结构模型；再利用VASP软件对熔石英非晶结构模型进行第一性原理的结构优化得到纯熔石英结构模型。5.根据权利要求4所述的一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于：所述步骤S1.3的具体步骤为：采用间隙掺杂方法将一个杂质原子放于熔石英非晶结构模型的硅环中心处，得到含杂质的熔石英非晶结构模型；放置好后，再利用VASP软件对含杂质的熔石英非晶结构模型进行第一性原理的结构优化，直至收敛，即得到含杂质的熔石英结构模型。6.根据权利要求4所述的一种基于第一性原理有关熔石英激光损伤的检测方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：使用以量子力学密度泛函近似为基础的第一性原理的计算软件VASP，分别对纯熔石英结构模型和含杂质熔石英结构模型进行自洽计算，计算后得到对应模型的微观结构参数和稳定的体系结构、电子波函数和温度，其中，微观结构参数包括键长键角和配位数；再基于第一性原理的计算软件VASP和电子波函数进行非自洽计算后，得到对应模型的电子信息、微观结构参数、光学性质和温度，其中，电子信息包括态密度和能带结构。
7.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，向霞，祖小涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：