Comsol飞秒多脉冲激光烧蚀（变形几何：孔），双温模型，可以实现温度场和应力场的仿真

Comsol飞秒多脉冲激光烧蚀变形几何孔双温模型可以实现温度场和应力场的仿真观察电子温度晶格温度温度变化探针应力变化位移变化利用comsol事件功能实现多脉冲设置。多脉冲激光烧蚀在微加工领域是个热门玩法COMSOL的变形几何接口配上双温模型能玩出不少有意思的物理现象。今天咱们就手把手搞个打孔实验看看怎么用事件功能实现脉冲连发顺便观察电子晶格温度互掐的精彩场面。先上硬菜——双温方程得在数学接口里手动敲进去。这里有个偷懒技巧直接在PDE模块里定义电子温度Te和晶格温度Tl的耦合方程。注意电子热容项要写成随温度变化的表达式比如C_eγ*Te这种骚操作。// 电子温度方程 epsilon*C_e*d(Te,t) -G*(Te-Tl) ∇⋅(k_e*∇Te) Q // 晶格温度方程 rho*C_l*d(Tl,t) G*(Te-Tl)重点来了多脉冲加载得靠事件接口玩时间魔法。在全局定义里搞个矩形波函数设置脉冲宽度1ps重复频率10kHz。记得在事件里勾选重复状态这样每个脉冲触发时才会重置热源项。// 脉冲序列参数 num_pulse 5; // 挨5发 t_interval 1e-4; // 脉冲间隔 on_duration 1e-12; // 单脉冲持续时间 // 事件判断条件 if (mod(t,t_interval) on_duration) (t num_pulse*t_interval) Q alpha*P/(pi*r^2*t_p)*exp(-(x^2y^2)/r^2)*exp(-(z)/delta) else Q 0 end跑完仿真别急着关切到应力模块看骚操作——烧蚀区域的位移云图会出现类似年轮的层状结构这是脉冲叠加导致的应力波干涉现象。用探针功能抓取孔底应力变化能看到明显的震荡衰减曲线每个波谷对应新的脉冲冲击。Comsol飞秒多脉冲激光烧蚀变形几何孔双温模型可以实现温度场和应力场的仿真观察电子温度晶格温度温度变化探针应力变化位移变化利用comsol事件功能实现多脉冲设置。有意思的是电子温度会在每个脉冲到达时瞬间飙到上万K而晶格温度像个反应迟钝的老头子得等几个脉冲后才慢慢爬升。这说明超短脉冲下电子和晶格确实在玩你热你的我凉我的的游戏。想要准确捕捉这个温差时间步长得压到飞秒级不然分分钟给你数值发散。最后给个实战建议烧蚀阈值参数别完全照搬论文用参数扫描先做单脉冲标定。碰到网格畸变就祭出自适应网格重剖分配合变形几何的平滑处理保证孔洞边缘不会变成锯齿怪。