超音速化学氧碘激光器能量提取对流场影响的数值研究
摘要：超音速化学氧碘激光器（SCOIL）是一个集气体流动过程、化学反应过程和光学过程相互耦合的复杂系统。在激光能量提取过程中,光能的输出会导致流动增益介质各组分浓度及气动特性的改变。利用计算流体力学软件耦合傍轴波动方程求解程序,实现了三维Navier-Stokes流场控制方程与波动光学方程的全三维耦合计算,研究了出光过程中超音速流场及化学反应过程的变化。结果表明,此计算方法有效解析了能量提取过程对激光器流场、化学场诸参量的动态影响,光能提取过程促使气流中的单重态氧不断地提供抽运能量而被更快地消耗;在不同的提取效率下,腔内温度在光能提取前后的变化情况不同。谐振放大结构的大功率Nd：YAG激光器设计及分析
摘要：采用一级谐振两级放大的系统结构和激光单元分块设计方法,研制出了工业大功率脉冲固体激光器。在输出平均功率为957W连续运转2h后的功率不稳定度为2.5%,光电转换效率为3%,光束质量达到22mm.mrad,激光耦合进入0.6mm的光纤,放大级之后最高输出功率达到1125W。一种改进的水下光击穿声辐射计算方法
摘要：为了从理论上对光击穿辐射声波进行定量描述,在点源模型的基础上提出了一种改进的水下光击穿声辐射计算方法,利用波动方程和水下爆炸理论求解单点击穿的辐射声波,并推导了多点击穿的辐射声波。从理论上对多点击穿的声压波形、声源级、传播特性和指向性进行了定量计算,并通过实验数据对比进行了验证。结果表明,计算与实验结果是一致的,证明了该方法的正确性和有效性;当激光能量从0.1J增大至0.8J时,声源级从182.4dB增至188.2dB;当激光能量高于0.3J时,声源级变化很小;在垂直等离子柱体的方向上声波辐射最强,在等离子柱体方向辐射最弱,所有方向上声波强度均与距离的平方成反比。矢量偏振光束产生新方法
摘要：为了解决现有矢量偏振光束（VPB）产生装置结构复杂、成本高等问题,提出了利用一种由多个线型偏振器件构成的同心圆环装置即显偏器（PAF）产生矢量偏振光束的新方法。基于显偏器的特殊结构特点,由LED光源输出的自然光束经显偏器,可产生角向偏振光束（APB）,再经两个快轴成45°角的半波片可将角向偏振光束转换成径向偏振光束（RPB）。采用此方法获得的矢量偏振光束经线偏振片验证其光强分布情况,研究发现所得结果与已发表的实验结果相符,验证了该方法的有效性和实用性。光纤耦合激光器驱动与控制技术研究
摘要：针对一种将多个半导体激光器（LD）芯片串联驱动,通过光纤耦合进行功率合成,构成光纤耦合高功率输出激光模块的特殊驱动要求,研发了小型化高效率激光电流源组件和小型化高效率半导体制冷（TEC）LD模块温度控制组件。组件工作温度范围为-45℃～55℃,实验证明达到了设计性能指标要求。建立了LD模块驱动电流源电路的数学模型,提出了LD模块电流源控制电路的数字化实现方法,并利用ADuC831单片机实现了数字化设计。给出了一种基于TEC的LD模块温度控制组件的结构,建立了简化、实用的温度控制系统数学模型,对TEC的性能系数ξ、控制端的热量Qc和TEC的工作电流I进行了寻优控制,减小了激光器输出波长随温度的漂移。飞秒激光啁啾脉冲放大中压缩光栅的等离子体清洗
摘要：在飞秒太瓦激光装置中,高效率的压缩光栅是获得高峰值功率飞秒激光输出的最重要光学元件之一。虽然光栅安装在无油的真空室内,但当光栅受到强激光的辐照时,真空中残存的气态有机物会被碳化并沉积在光栅表面,使得光栅受到＂污染＂,衍射效率大大降低。激光辐照累积的热量会导致光栅结构发生变化,甚至会造成光栅的永久损伤。为此发展了用等离子体来清洗光栅表面污染层的方法,实验结果表明该方法非常有效地清洗了光栅表面的污染,提高了衍射效率并避免了光栅的损伤。该方法简单,易于操作,可以安装在压缩光栅真空室上,在不影响真空室里面的光学元件情况下可以实现实时清洗。基于动量BP神经网络激光陀螺调腔检测方法
摘要：为解决激光陀螺人工调腔质量低、效率不高等缺点,提出一种由CCD相机和光电倍增管构成的多传感器信息融合调腔检测方法,该方法同时检测光斑、光阑中心点及陀螺损耗值,并将这些信息送入融合中心,经过融合计算得到陀螺调腔是否合格的综合判断。融合系统采用动量BP神经网络对多源信息进行融合,根据调腔过程中的输入、输出情况,设计包含输入层、隐含层及输出层的3层网络拓扑结构。实验结果表明,此种方法对激光陀螺调腔质量是否合格判断准确率为93.81%,比人工采用单一传感器分步检测准确率提高了6%。内光路系统的缩放模型及其热变形像差的波前预补偿
摘要：以内光路系统的原始模型和缩放模型为研究平台,结合热传导方程、热弹性运动方程以及光场的角谱衍射理论,对两个模型中热变形像差及其波前预补偿分别进行了模拟计算。进行波前预补偿前,缩放模型和原始模型的计算结果基本相同,均表明热变形像差主要包括像散项和离焦项,其中,像散项的大小由强激光在反射镜上的入射角度决定;而进行波前补偿后,缩放模型在镜面热变形和光学特性等各方面的结果均能与原始模型保持吻合,且两个模型之间能够实现很好的数值反演。多路光纤激光相干偏振合成技术研究
摘要：进行了多路光纤激光相干偏振合成理论和实验研究。基于主动锁相技术实现了4路光纤激光的相位锁定和相干偏振合成输出,合成效率达84.9%,验证了偏振合成向多路多模块发展的可行性,并提出了拓展方案。激光二极管合束模块整体散热热阻分析
摘要：半导体激光器散热是在热源至热沉之间尽可能提供一条低的热阻通路。其主要目的是降低外热阻（即激光器芯片至散热空间的热阻）,使发热激光器芯片与被冷却表面之间保持一个低的温度梯度和良好的热接触。对于接触热阻冷却方法,人们往往根据自身的研究对象,用实验方法来解决接触热阻的问题。通过对单管合束模块整体热阻逐步进行分析,通过软件模拟和结合频率红移法对激光二极管热阻进行测量,得出单管合束模块整体散热热阻小于0.25℃/W。此散热模块可以满足百瓦级半导体激光器的散热要求。激光再制造中缺陷识别关键技术研究
摘要：损伤零件缺陷区域的三维形貌检测对于激光机器人加工过程的智能化具有重要作用。系统实现了激光加工中损伤零件的缺陷识别,并提出损伤零件缺陷边界检测的高精度算法。利用基于点特征面积累加的法矢法识别出缺陷边界点,生成初始缺陷边界,针对初始缺陷边界具有不连续、多分支、锯齿状边界等问题,提出了三步优化处理方法,最终得到封闭、高精度的损伤零件的缺陷边界。系统运行处理速度快,精度高,可完全满足工业零件智能化激光再制造的要求。AZ31B镁合金/不锈钢异种合金双光束激光熔钎焊接特性
摘要：以镁基焊丝为填充材料,采用双光束激光熔钎焊的方法对AZ31B镁合金/不锈钢的焊接特性进行了研究。分析了不同工艺参数对焊缝成形、接头力学性能和断裂行为的影响。结果表明,采用双光束进行填丝熔钎焊能够获得较满意的外观成形,无明显缺陷,焊接工艺范围较宽。接头拉伸均断裂于熔化焊的镁侧焊缝及热影响区（HAZ）,最大剪切强度为193MPa,达到镁合金母材强度的71%。组织分析发现焊缝和HAZ的晶粒粗大,成为接头的薄弱部位,是接头失效的主要原因。钎焊侧界面发生了冶金反应,界面处生成1～2μm的反应层。激光熔覆同轴送粉喷嘴研制
摘要：针对现有送粉喷嘴粉末汇聚性差、出粉口容易堵塞以及受热变形的缺点,设计了一种四孔式同轴送粉喷嘴。喷嘴中央为激光束及保护气通道,沿中心锥孔轴向均布的4个小孔,为粉末通道。建立了数值计算模型,应用FLUENT软件对粉末通道不同出口形状和不同倾角条件下粉末流场情况进行数值模拟,选择最优方案。计算结果表明,在其他工艺参数一定的前提下,采用收缩出口与粉末通道倾角为70°时有利于改善熔覆成形效果。最后利用研制的送粉喷嘴进行粉末汇聚、激光熔覆成形等实验,验证该送粉喷嘴的实验效果。铝/钢异种金属无钎剂激光填粉熔钎焊接
摘要：采用宽带激光光斑和填粉焊接技术,在不使用钎剂的情况下进行6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊接实验。分析测试了接头成形、焊缝组织和接头强度,并探讨了影响接头强度的因素。结果表明,采用此方法可实现6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊连接。选用优化的焊接工艺参数获得了成形饱满,无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝熔宽和金属间化合物层厚度随焊接热输入量的增加而增大。熔钎焊缝中金属间化合物由Al-Fe和Al-Fe-Si系统化合物组成。拉伸试样均断裂在钎料/镀锌钢界面,接头最大机械抗力为152.5N/mm,断口呈脆性断裂特征,钎料/镀锌钢界面为接头的薄弱环节。拉伸试样铝一侧断裂面由Al5Fe2Zn0.4和α-Al组成。焊缝熔宽、金属间化合物层厚度共同决定了接头的机械抗力水平。改变光栅折射率实现双波长采样光栅的方法
摘要：提出了一种新的基于采样光纤布拉格光栅（FBG）的双峰（DW）滤波器实现方法。通过改变采样之间的直流折射率,在FBG中引入相移;利用占空比为1的余弦函数采样,抑制除±1级以外的所有波长通道。该设计制作方法具有波长设计灵活、制作精度要求低与成本低的优点。对均匀直流相移光栅、采样直流相移光栅与传统离散相移光栅进行了比较与实验制作,结果与理论相吻合。实现了波长间隔为0.08nm的DW滤波器,证明了该方法的可行性。光时域反射-光纤光栅传感系统中双激光器的驱动设计
摘要：为了扩大应变测量的范围,提出了使用两个分布反馈式（DFB）激光器作为光时域反射-光纤光栅（OTDR-FBG）传感系统的光源的方法,并设计了相应的纳秒脉冲驱动电路和温控电路,得到两个激光器的驱动脉冲宽度分别为3.10ns和3.18ns,脉冲幅值分别为4.40V和4.08V,温度控制电路精度达到±0.04℃。经测试得到的纳秒脉冲和温控精度满足OTDR-FBG传感系统的要求。级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性
摘要：基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统（CLBG）的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。一种克服色度色散影响的四倍频光毫米波信号产生方法
摘要：提出一种克服色度色散影响的四倍频光毫米波信号产生方法。该方法使用一个双驱动马赫-曾德尔调制器,通过调整上、下两路射频信号的相位差、直流偏置点、调制系数以及基带信号增益,将数据信号仅调制到四倍频光毫米波信号的一个2阶边带上传输,解决了色度色散引起的码元走离问题,有效增加了传输距离。理论分析和仿真实验结果表明,信号在光纤中传输120km后眼图仍然十分清晰,经过60km传输后的功率代价约为0.45dB。另外,基于频率再用技术,没有调制数据的另一个2阶边带信号还可以作为全双工光纤无线通信（RoF）系统的上行链路光载波,简化了基站配置。仿真实验结果表明,双向2.5Gbit/s数据信号在光纤中传输40km后,功率代价小于0.6dB。
