GLAD：透射元件中由热效应导致的波前畸变

lanseyouyu1976

概述

透射率元件中的热致波前畸变主要包括两个部分：（1）由折射率变化导致波前畸变以以及（2）由温度导致的厚度变化所引起的波前畸变。
GLAD中支持三种材料，分别为光学材料、固体非光学材料和流体。光学材料包含了一个内部热源分布，可以对闪光灯泵浦类似的热效应进行建模。表征光学材料的参数包括热导率、密度热容积、折射率以及折射率的1阶、2阶导数，以及热膨胀系数。固体非光学材料只具有热性质。流体通过一个热对流系数表征，并假设流体会保持它的温度不变，即流体中的热能是不守恒的。

系统描述

本例介绍了一个玻璃窗口被一个金属铝环包围，并通过压缩空气对其进行降温。“thermal/material/add”命令可以将三种材料的热分布整合在一个数据矩阵中。GLAD通过特定材料的名称在MATLIB中实现对各种材料的调用。在每个热区域，一共可以定义4种材料。光学材料中，虚部包含了内部的热源分布。流体中，虚部包含了传导常数分布。

初始状态时玻璃窗口和圆环的温度为30度，压缩空气为25度，并通过“thermal/settle”命令实现了热传导和热对流。压缩空气向内流动对窗口冷却，内部热源在窗口的中心位置开始发出热量。对于相距0.1cm的两个阵列点，材料的热时间常数分别为：玻璃，2秒；铝，0.0043秒；压缩空气，12.2秒。铝的热导率非常高，热量不断地向空气中扩散。在5秒时，内部热源的影响几乎观察不到，但是在20秒时已经非常的明显了。当时间达到150秒时内部热源的加热与压缩空气的冷却达到了一个稳定平衡的状态。

模拟结果

图1.初始设定的材料分布情况

图2.初始设定的温度分布情况

图3.5秒时的温度分布

图4.20秒时的温度分布

图5.150秒时（稳态）的温度分布

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