人工晶体学报 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (7): 1111-1119.DOI: 10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2026.0062
王思超1(
), 高悉宝1(
), 郝星越1, 汤祺隆1, 王晴岚1, 刘波2,3(
)
WANG Sichao1(
), GAO Xibao1(
), HAO Xingyue1, TANG Qilong1, WANG Qinglan1, LIU Bo2,3(
)
摘要: 激光加热基座(LHPG)法是制备微米级单晶光纤的核心技术,但其高温熔区涉及多物理场强耦合作用,传统实验难以实时观测熔体流动与温度演化,制约了晶体生长稳定性与质量提升。本文基于COMSOL多物理场仿真平台,建立几何光学、热力学与流体力学耦合的二维轴对称模型,系统研究激光功率波动、光纤直径、马兰戈尼(Marangoni)效应及拉制速度对熔区热-流特性的影响规律。数值模拟结果表明,激光功率波动形式显著影响熔区温度稳定性,三角波波动下热冲击最小,温度响应最平稳;直径增大使熔区温度梯度降低,热量分布更均匀;马兰戈尼效应主导熔区流动,其诱发的高速热毛细对流驱使流场重构为复杂的双主涡结构;维持适宜的拉制速度是保障熔区热平衡的关键,拉速过快将极端强化热毛细对流并诱发温场剧烈畸变。本研究明确了LHPG工艺中多物理场协同作用机制,揭示了关键参数对熔区稳定性的调控规律,可为高质量单晶光纤的生长工艺优化提供理论依据。
中图分类号: