超穩激光因其良好的相干特性，在科學與工程領域具有重要的應用，如光學頻率標準、引力波探測、基礎物理定律的檢驗等。目前獲得超穩激光器最有效的方法之一是Pound-Drever-Hall (PDH)穩頻方法，該方法以光學諧振腔的諧振頻率作為參考，而其諧振頻率是由諧振腔的有效腔長決定的，因此穩頻效果受到光學諧振腔的長度穩定性限制。
      在激光穩頻中，為了保持腔長的穩定，一方面需要為腔提供真空、恒溫和低振動的穩定環境，另一方面也需要從腔材料、腔的支撐方式等方面減小其對環境變化的敏感度。就降低振動影響這方面而言，通常需要利用有限元分析軟件對腔和物理場進行建模仿真，考察并優化腔長對加速度的敏感程度，這是光學諧振腔的設計中不可缺少的步驟。在之前的工作中，建立了腔長變化與腔體形變間的定量關系，并且在相對簡單的硬支撐方式下對加速度導致的腔體形變進行了數值計算。
      模型的建立是仿真的關鍵步驟之一。目前用于腔體形變分析常見模型中，所采用的支撐方式主要是在腔體上進行約束，即在腔體被支撐面上選取幾點或者幾塊小區域進行固定，或采用剛性支撐并將其直接與腔體“結合”為一體。而實驗中為了更加有效地降低振動的影響，一般是以軟性材料墊在腔體下面作為支撐，這種情況下在腔體上約束或采用剛性和融合式支撐的建模方式就有可能在計算腔體的形變時產生不同程度的誤差，進而影響到光腔加速度敏感度的分析與優化。
      為了進一步驗證光學諧振腔加速度敏感度分析的可靠性，在有限元分析的建模環節中以軟性材料作為腔體的支撐，并將腔體與軟性材料之間的接觸方式設置為更接近實際的“無穿透”方式。在此基礎上，分析了這種支撐方式下腔長在3個正交方向的加速度敏感度，并將之與直接在腔體上約束的方式的分析結果進行了比較，以幫助判斷是否有必要采用軟性材料支撐的建模方式。而在模型中采用軟性材料作為腔體的支撐時，腔體會發生相對較大的整體轉動，這對分析腔長變化帶來不便。為此，采用一種旋轉坐標系的方法，將腔體的整體轉動導致的那部分腔鏡的傾斜和相對位移從有限元分析結果中先扣除掉，然后再分析腔長的變化。為了選擇最優支撐結構的建模方式，對兩種支撐結構下腔的加速度敏感度進行了比較，此外還考察了腔體與軟性支撐之間摩擦系數的大小對有限元分析結果的影響。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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