Моделювання теплообміну в монокристалічному ніобаті літію при взаємодії безперевним лазерним випроміненням
Анотація
У статті представлені результати моделювання теплового процесу, який протікає в монокристалі ніобату літію (LiNbO3) у формі циліндра діаметром мм та висотою мм при взаємодії з безперервним лазерним випромінюванням потужністю Вт та довжиною хвилі нм. Щільність кристала LiNbO3 кг/м3; теплопровідність вздовж напрямку [001] Вт/(м×К), теплопровідність у площині (001) Вт/(м×К); питома теплоємність при постійному тиску Дж/(кг×К); коефіцієнт поглинання %/см @ 1064 нм. Лазерний пучок проходить вздовж оптичної осі кристала. Профіль інтенсивності лазерного пучка представляється у вигляді функції Гауса, а поглинання лазерного випромінювання кристалом ніобату літію описується законом Бугера-Ламберта. Чисельний розв’язок нестаціонарної задачі теплопровідності здійснюється за безсітковою схемою з використанням анізотропних радіальних базисних функцій. Часовий інтервал, на якому розв’язується нестаціонарна задача теплопровідності, становить 2 год 30 хв. Наведено результати числових розрахунків розподілу температурного поля всередині та на поверхні кристала ніобату літію в моменти часу с. Визначено час, протягом якого досягається сталий режим нагрівання кристала LiNbO3, а також його температурний діапазон на всьому часовому інтервалі. Точність наближеного розв’язку крайової задачі на n-му кроці оцінюється за величиною норми відносної нев’язки . Результати чисельного розв’язку нестаціонарної задачі теплопровідності, отримані з використанням безсіткового методу, свідчать про його високу ефективність вже на невеликій кількості інтерполяційних вузлів.
Завантаження
Посилання
REFERENCES
H.H. Kusuma, D.P.N. Made, M.R. Sudin, and M.S. Rohani, AIP Conference Proceedings. 1217(1), 182-186 (2010), https://doi.org/10.1063/1.3377808.
M. Kosmyna, B. Nazarenko, V. Puzikov, and A. Shekhovtsov, Acta Physica Polonica A. 124, 305-313 (2013), http://dx.doi.org/10.12693/APhysPolA.124.305.
K.A. Nelson, N. Edwards, M.J. Harrison, A. Kargar, W.J. McNeil, R.A. Rojeski, and D.S. McGregor, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 620, 363-367 (2010), https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.12.042.
M. Zhang, C. Wang, P. Kharel, D. Zhu, and M. Lončar, Optica. 8(5), 652-667 (2021), https://doi.org/10.1364/OPTICA.415762.
T. Sakamoto, T. Kawanishi, and M. Izutsu, Opt. Lett. 31(6), 811-813 (2006), https://doi.org/10.1364/OL.31.000811.
H. Jelínková, J. Šulc, P. Koranda, M. Němec, M. Čech, M. Jelínek, and V. Škoda, Laser Physics Letters. 1(2), 59-64 (2004), http://dx.doi.org/10.1002/lapl.200310020.
D.W. Michael, K. Kolenbrander, and J.M. Lisy, Review of Scientific Instruments. 57(6), 1210-1212 (1986), https://doi.org/10.1063/1.1138632.
C. Yu, and A. Kung, J. Opt. Soc. Am. B. 16(12), 2233-2238 (1999), https://doi.org/10.1364/JOSAB.16.002233.
T. Kishimoto, K. Inafune, Y. Ogawa, N. Sekine, H. Murai, and H. Sasaki, in: Integrated Optics: Devices, Materials, and Technologies XXIII, edited by S.M. García-Blanco (SPIE, San Francisco, 2019), https://doi.org/10.1117/12.2507784.
D. Andreou, Optics Communications. 27(1), 171-176 (1978), https://doi.org/10.1016/0030-4018(78)90200-6.
B.H. Ahn, W.W. Clark III, R.R. Shurtz II, and C.D. Bates, J. Appl. Phys. 54(3), 1251-1255 (1983), https://doi.org/10.1063/1.332187.
O. Sánchez-Dena, Z. Behel, E. Salmon, E. Benichou, J.-A. Reyes-Esqueda, P.-F. Brevet, and C. Jonin, Opt. Mater. 107, 110169 (2020), https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110169.
R. Debnath, P. Kumari, and A. Saha, Optik. 132, 232-235 (2017), https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2016.12.049.
D.O. Protektor, V.M. Kolodyazhny, D.O. Lisin, and O.Yu. Lisina, Cybern. Syst. Anal. 57, 470-480 (2021), https://doi.org/10.1007/s10559-021-00372-8.
M.S. Ingber, C.S. Chen, and J.A. Tanski, Int. J. Numer. Methods Eng. 60(13), 2183-2201 (2004), https://doi.org/10.1002/nme.1043.
Wen Chen, Zhuo-Jia Fu, and C.S. Chen, Recent Advances in Radial Basis Function Collocation Methods, 1st ed. (Springer, Berlin, 2014), pp. 21-22.
A. Bogomolny, SIAM J. Numer. Anal. 22(4), 644-669 (1985), https://www.jstor.org/stable/2157574.
H.P. Langtangen, and S. Linge, Finite Difference Computing with PDEs, 1st ed. (Springer, Cham, 2017), pp. 226-227.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
