在激光器的生产加工过程中,会不可避免给腔面带来微缺陷,如划痕,裂纹以及凹槽等。这些微缺陷的存在,会诱导激光在腔面产生调制作用,激光会在缺陷处重新分布,在缺陷处反射叠加增强,形成强烈的聚焦,使得腔面温度在缺陷处急剧增强,对腔面造成熔化,气化等现象,最终对材料造成激光烧蚀现象。激光器的持续工作,腔面气化造成的损伤会进一步扩展。本文通过理论推导,数值模拟和实验仿真对微缺陷诱导的砷化镓腔面的损伤扩展进行了研究。本文以热传导原理为基础,做了以下相关研究:以热传导模型为基础建立了砷化镓腔面的温度场模型。通过对激光与砷化镓材料的相互作用的物理机理进行研究和总结,建立了激光辐照砷化镓材料的温度场模型;以移动网格技术为基础对砷化镓腔面微缺陷诱导的损伤扩展进行了相关研究。激光器在长时间辐照带有微缺陷的砷化镓腔面后,腔面的温度会在缺陷处急剧升高,砷化镓腔面产生熔化和气化现象,导致初始缺陷进一步扩展,形成损伤扩展。通过相变原理对温度变化过程中产生的熔化气化现象进行监控,实现对损伤扩展的监控和研究。为激光对砷化镓腔面烧蚀的仿真建模和研究做出准备。为分析不同初始缺陷的尺寸对损伤扩展的影响,通过应用COMSOL Multiphysics仿真建模软件,建立了激光对带微缺陷的砷化镓腔面辐照的有限元仿真模型。在仿真建模中,首先选择瞬态研究开始进入建模界面,选择的物理场为“固体传热”,定义砷化镓的相关参数,定义激光热源,相关的中间变量以及应用到的因变量,分别将初始缺陷设置为锥形,柱形以及球形。最后对建立的模型进行网格划分以及分析研究。仿真建模完成后,通过修改初始微缺陷的参数,如宽度,深度以及缺陷的类型,对不同尺寸的初始缺陷以及相同尺寸不同类型的初始缺陷对损伤扩展的影响进行了定量研究分析。研究结果表明,损伤扩展深度同初始缺陷的深度成正比,同时与初始缺陷的宽度成反比。同时,初始微缺陷的上表面积越大,损伤扩展的深度也越大。为分析砷化镓腔面气化前的损伤状态,以温度场和应力场为基础建立了多物理场耦合机制,对缺陷诱导的砷化镓腔面的热应力损伤进行了研究与分析。并对不同尺寸和不同形状的初始微缺陷诱导的热应力进行了热应力损伤模拟研究。研究结果表明,腔面最大热应力和热形变均位于缺陷边缘,而不是光斑中心。同时,热应力导致的形变量同初始缺陷的宽度,体积以及光斑半径成反比,同初始缺陷的深度以及激光功率成正比。