激光材料建模

YAG 生长模型的实际应用：

• 优化热区以降低能源成本

• 切面控制

• 掺杂均匀性

• 大晶体的开裂和残余应力

建模可用于获取整个热区的温度分布和热通量信息。因此，它可用于研究坩埚形状、隔热罩或感应线圈位置等炉子改动对热曲线的影响。要预测结晶前沿形状等更微妙的影响，准确计算晶体内部的辐射热至关重要。在透明晶体内部部署了以下模型：

• 多波段热吸收，以考虑与波长相关的光学特性；

• 晶体内部反射

• 晶体/气体界面的折射；

• 散射。

由于 CGSim 软件已建立了详细的传热模型，因此可用于研究熔炉设计和配方对熔体-晶体界面形状的影响。在软件中，它将由局部温度梯度定义：循环熔体的加热和通过晶体体的散热的平衡。加热和冷却都取决于熔炉设计和熔体对流。而对流又受热场、晶体旋转和拉动率的制约。

Example of modeling as an instrument for analysis of hot zone design:

thermal fluxes visualized as vectors help with detection of thermal losses and finding ways of furnace optimization

建模可用于解决切面问题和增加可收获材料的数量。对流模型足够精确，可以研究熔体中旋转驱动力和浮力的平衡，例如域反转和相关的切面变化。这样就可以通过调整配方以获得更窄的缺陷核心，或者通过将切面推向晶体外围的替代方案来减轻切面的负面影响。最后通过扩展相同的功能，还可以解释切面对掺杂剂径向分布均匀性的影响。

建模将预测能力与数据获取能力相结合，是设计冷却过程的良好工具。在每个时间步骤中，您都可以计算预期应力，然后检查整个晶体的应力分布是否达到临界值（临界值会导致开裂风险），并调整斜坡下降计划以避免开裂。同样的建模结果将提供冷却完成后的残余应力信息。此外，CGSim 软件中的模型还能预测位错行为。使用该软件，用户可以开发出一种成功的冷却机制，在尽可能短的冷却时间内合理地满足这三个标准（开裂风险、残余应力、位错密度）。