基于COMSOLMULTIPHYSICS的可调谐垂直腔面发射激光器多层介质悬臂结构特性研究

摘要

本文对可调谐垂直腔面发射激光器中多层介质悬臂结构特性进行了研究。根据经典 Castigliano位移理论，对等效单层介质模型的结构刚度进行修正，并推导出适合于多层介质的等效结构刚度通式，更准确地表征出多介质悬臂梁结构的力电特性。同时，利用COMSOL Multiphysics软件对多介质层悬臂梁结构进行模拟分析。结果表明，当介质层数从2 层增加10 层时，等效结构刚度增加了1.9671N/m，系统基本频率提高了22Hz。在相同载荷下，悬臂梁形变量由2 层时的613nm 减小到10 层时的544.225nm。分析得出，随着介质层数的增加，由于各层材料的杨氏模量和热膨胀系数不同，层与层之间的形变产生了相互抑制作用，同时各介质层之间存在的静摩擦力产生了粘滞效应，等效结构刚度逐渐增大；固有频率及动态性能随着介质层数的增加而提高。