基于脉冲管制冷机的低温Tm：YAG激光器
摘要：研究了一种低温条件下（120 K以下）运行的光纤耦合激光二极管（LD）端面抽运的Tm：YAG激光器。LD中心波长为785 nm（15 ℃），光纤芯径为400 μm，数值孔径为0.22。Tm：YAG晶体尺寸3 mm×3 mm×8 mm，Tm3＋掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷，具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体，并置于真空环境中，防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度，得到了激光器在80～290 K温区内，阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80 K，抽运功率为9 W时，得到功率为3.78 W的2.013 μm连续激光输出，光光效率为42%，斜率效率为44.9%。基于单壁碳纳米管的多波长被动锁模激光器
摘要：提出了一种基于单壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料薄膜和马赫曾德尔型滤波器的多波长被动锁模掺铒光纤激光器。该环形腔掺铒光纤激光器以980 nm的激光二极管作为抽运源，3.2 m掺铒光纤作为增益介质，单壁碳纳米管作为可饱和吸收锁模器件。增加抽运功率到24 mW时，得到中心波长为1559.3 nm，3 dB谱宽为1.4 nm，平均输出功率为0.8 mW的脉冲激光输出。然后在环形腔中，接入马赫曾德尔型滤波器作为多波长选择器件，通过调整马赫曾德尔型滤波器两臂光纤长度差，在室温下得到了3 dB带宽内稳定的15个波长激光脉冲输出，波长间隔为0.1 nm，连续0.5 h观察，脉冲激光输出稳定。径向偏振相干光束阵列的深聚焦
摘要：调整相干光束阵列中单元光束的线偏振方向可以得到近似的径向偏振光，但其特性与理想的径向偏振光存在差异。基于Richards—wolf矢量衍射积分理论，利用数值方法对径向偏振相干光束阵列的深聚焦场进行了分析。研究了实际应用中较为关注的主要参数，即焦面上轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯净度及产生效率。结果表明，与理想径向偏振光不同，径向偏振相干光束阵列的深聚焦场在焦面上会出现角向偏振分量。采用单环排布并使光束紧贴透镜瞳面边缘，可以产生质量更好的轴向偏振场。对于单环排布阵列，增多光束数目对轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯度影响不大，但可以提高轴向偏振场的生成效率。衍射微透镜阵列用于面阵半导体激光光束匀化
摘要：提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法，解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论，设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列，推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了非成像型微透镜阵列光束匀化系统，并对其进行了实验验证。当衍射微透镜的VI径为0．125mm，相对孔径为0．1，相位台阶数为8时，测得焦斑在快轴方向的不均匀性为12．34％，能量利用率为96．6％；慢轴方向的不均匀性为5．42％，能量利用率为95．74％。实验结果与理论模拟的结果吻合，验证了衍射微透镜阵列光束匀化系统模型的可行性。侧面抽运Nd：YAG锁模径向偏振光
摘要：根据Nd：YAG晶体侧面抽运下径向和切向热焦距的不同，以及半导体可饱和吸收镜（SESAM）被动锁模条件，利用激光二极管（LD）侧面抽运Nd：YAG四镜折叠SESAM被动锁模腔，在腔内无偏振选择器件条件下，实现锁模径向偏振光输出。模拟计算了径向偏振态和角向偏振态光斑大小与抽运电流之间的关系，分析给出了实现SESAM稳定锁模的条件，通过放置适当孔径的光阑，获得了最大输出功率为13W、偏振态纯度大于92％、重复频率为59MHz的1064nm锁模径向偏振光。线形腔半导体可饱和吸收镜被动锁模掺镱光纤激光器
摘要：皮秒脉冲在超连续谱光源中具有重要应用，基于线形腔搭建了半导体可饱和吸收镜（SESAM）被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器，详细分析对比了激光器中所用光纤光栅的反射率、反射带宽以及SESAM的宏观特性参数对锁模激光器输出脉冲特性的影响。实验结果表明：选择10％反射率和0．3nm反射带宽的光纤光栅比较有利于激光器的稳定锁模；光纤激光器对SESAM参数的适用范围比较大，SESAM的非饱和损耗对激光器输出平均功率影响较大，SESAM的非饱和损耗越小，激光器输出脉冲的平均功率越高。七芯光子晶体光纤实现高功率白光超连续谱输出
摘要：多芯光子晶体光纤便于与抽运激光器的大模场直径输出尾纤进行低损耗的熔接，能够把高功率的抽运激光耦合进光子晶体光纤中。同时，多芯光子晶体光纤的光场分布直径比单芯光子晶体光纤大，尽管激发非线性效应所需的激光抽运功率会有所提升，但是其激光损伤阈值也随之提升，即能够承受更高功率的抽运激光。因而，多芯光子晶体光纤非常适合用于构建全光纤化的高功率超连续谱光源系统。频率转换过程中调频到调幅效应的解析量化
摘要：在高功率激光驱动器中，调频到调幅（FM—to—AM）效应是制约聚变点火的一个关键物理量，因而需要定性分析和定量评估。基于晶体的可接受带宽，从光谱畸变和瞬时频率两个角度研究了频率转换过程中FM—to—AM效应的物理机制。利用瞬时频率定性分析了相位调制和强度调制之间的相关性，得到了晶体最佳匹配角度情况下三倍频强度调制频率的变化规律。根据推导出的表征调制度的解析模型，定量分析了三倍频输出强度调制特性，量化了输入带宽和功率密度对调制度的影响，通过数值模拟验证了该模型的可靠性。所得结果为抑制三倍频过程中FM—to—AM引起的强度调制提供了理论指导。激光冲击次数对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢高周疲劳性能的影响
摘要：高周疲劳是航空发动机部件的主要故障之一。通过对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢进行不同次数的激光冲击强化（LSP）处理，研究冲击次数对激光冲击强化材料高周疲劳性能的影响。对不同处理状态的试件进行常温振动疲劳试验，采用X射线衍射（XRD）应力分析仪、扫描电镜（SEM）、金相显微镜等手段研究冲击次数对材料组织和力学性能的影响。试验结果表明，随着LSP冲击次数的增加，1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面粗糙度增大，组织细化层厚度没有变化，残余应力梯度变小，残余压应力层深度增加，1次冲击后，残余压应力层深为1.8 mm，3次冲击后为2.5 mm。表面残余压应力随着冲击次数增加而逐渐趋于饱和，饱和值接近于-100%σ0.2。振动疲劳试验结果表明，疲劳寿命随着LSP次数增加而提高，但提高幅度减小。在σmax=640 MPa应力水平下，1次冲击后试样疲劳寿命是未强化试样的3.8倍，3次冲击后试样疲劳寿命是未强化试样的5倍。经分析，多次冲击时的冲击波叠加效应使得冲击波传播到材料的更深层，从而使材料组织变形层和残余应力影响层更深，高周疲劳寿命提高更大。双面激光同时冲击AM50镁合金板料的厚度分析
摘要：摘要在双面激光同时冲击金属薄板过程中，板料厚度是影响其冲击强化效果的重要因素。利用ABAQUS软件对双面激光同时冲击不同厚度的AMS0镁合金板料进行模拟，系统研究了板料厚度对双面激光同时冲击强化效果的影响机理，对比分析了不同模型沿表面径向和轴向的残余应力分布。结果表明，在激光光斑直径、脉冲宽度、峰值压力不变的情况下，随着板料厚度增大，模型内部的残余压应力分布渐趋均匀和有规律，残余压应力影响深度逐渐变深，当板料厚度达到某一阈值后，两者都达到饱和。在激光峰值压力1600MPa、光斑半径3mm和压力脉冲宽度57ns工艺参数下，双面激光同时冲击AM50镁合金薄板的理想厚度为4mm及以上。SUS301L不锈钢CO2激光-MIG复合焊接头组织性能研究
摘要：针对2 mm厚SUS301L奥氏体不锈钢薄板进行CO2激光熔化极惰性气体保护电弧（MIG）复合对接焊试验，深入分析了焊接接头不同区域的显微组织及相组成，研究了装配间隙对焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明，SUS301L奥氏体不锈钢复合焊接接头中心区域呈一定方向性的细小枝晶组织，未出现等轴晶区域，偏离焊缝中心区为垂直于熔合线向焊缝中心生长的柱状晶组织，距焊缝中心距离越远，晶粒越粗大；焊接接头主要由γ奥氏体相和少量δ铁素体相组成，焊缝凝固模式为铁素体奥氏体结晶（FA）模式，凝固过程中发生的δ-γ转变由块状转变和相界面处的短程自由扩散作用共同完成；随着装配间隙的增大，焊缝残余δ铁素体含量逐渐降低，抗拉强度随之下降，断裂发生在焊缝靠近熔合线区域的粗大柱状晶区。激光熔化沉积Ti2AlNb基合金的显微组织和拉伸性能
摘要：通过激光熔化沉积同步输送的Ti-22Al-25Nb合金粉末，在TA15钛合金基板上制备出Ti2AlNb基合金薄壁试样，分析了沉积态和热处理态Ti2AlNb基合金的微观组织、相组成，测试了沿沉积扫描方向热处理态材料在室温25 ℃和高温750 ℃下的拉伸性能。结果表明，激光熔化沉积Ti2AlNb基合金组织致密，沉积态和热处理态均由B2，α2和O相组成，热处理状态下，激光熔化沉积Ti2AlNb基合金室温和750 ℃下抗拉强度分别为1012 MPa和702 MPa，延伸率分别为1.8%和2.2%。圆形倾斜薄壁件的激光熔覆成形
摘要：航空发动机燃烧室是由向外倾斜、直壁和向内倾斜3部分组成的圆形薄壁件。面向燃烧室结构的圆形薄壁件，依据偏移无支撑熔融粉末不塌陷的临界条件和单道熔覆层高度建立了熔覆成形倾斜角度数学模型，研究了激光熔覆向内倾斜和向外倾斜圆形薄壁件的偏移量、成形高度和倾斜角度，并进行了试验验证。研究结果表明在单层等偏移量条件下，几何形状的差异导致了向内倾斜圆形薄壁件较向外倾斜圆形薄壁件偏移总量较大、成形高度较小和倾斜角度较大，最后试验熔覆出了航空发动机燃烧室模拟件。研究结果为圆形薄壁件激光熔覆成形应用提供了理论和试验依据。2198-T851铝锂合金激光焊接工艺研究
摘要：铝锂合金被认为是在航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。采用高功率光纤激光器焊接1．76mm厚的2198-T851铝锂合金，研究填充ER4047焊丝时激光功率、焊接速率和送丝速率对焊接热裂纹和焊缝组织的影响，以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明，当激光功率为4kW，焊接速率为4m／min，送丝速率为4m／min时，填充ER4047焊丝焊接可获得成形良好且无宏观裂纹缺陷的焊接接头。接头的平均抗拉强度为342MPa，拉伸断裂后接头断裂强度达到母材的65．4％，熔合区为薄弱部位。激光和LED对酶反应生产神经酰胺的影响
摘要：激光照射对酶活性的影响主要取决于光源的波长和能量。系统研究了激光的波长和能量对酶活性的改变，并且对激光和发光二极管（I．ED）是否对酶活性改变具有相同的效果也进行了研究。分别采用能量为04810J／c秆，激光波长分别为532、808、1064、1342nm，LED波长分别为640nm和810nm的激光照射磷脂酶C，通过高效薄层层析法（HPTLC）测量经过光源照射0．5、1、2、3、4、6、17、24h后神经酰胺的浓度来研究酶活性的改变。酶活性改变持续时间通过以上实验数据进行评估计算。在一定波长范围内激光和LED照射均可以提高磷脂酶C的活性，效果取决于光源的能量和波长，在经过照射后，酶活性的改变大约可以持续4h。研究结果表明在报道激光照射对酶活性改变的时候，酶活性改变持续时间应该作为一个主要的激光参数进行声明，还发现照射时选择波长、能量相同的激光源和LED，其对酶活性的改变具有同样的效果。基于空间激光通信组网四反射镜动态对准研究
摘要：空间激光通信全光链路组网具有较高的通信速率，决定了其在未来全球空间通信领域中的重要地位及发展方向。全光链路组网需解决一点对多点的光学链路问题，不同方法所涉及的结构和跟踪控制方式会有较大差异。基于全光链路组网光学原理，提出了一种轨面四反射镜光学天线结构。基于链路组网方案的光学动态跟踪原理进行数学建模，给出链路通信节点间动态对准时光学参量问的关系，并对数据进行分析，可用于空间激光通信终端捕获、跟踪、瞄准（ATP）控制系统。提出了一种低轨双链路列队卫星组网方案，将激光通信终端光学天线四跟踪平面反射镜的工作面置于卫星轨道平面链路节点处，可实现低轨全光链路空间激光通信组网。用π旋转型低密度奇偶校验码提升100Gb/s偏振复用差分正交相移键控光通信系统性能
摘要：将π旋转型低密度奇偶校验（LDPC）码应用于100 Gb/s偏振复用差分正交相移键控（PDM-DQPSK）光通信系统中，进行了相应的数值仿真和性能分析比较，其中采用打孔技术得到了高码率的改进码型，并在纠错性能方面与原始码型进行了对比。在译码方面，推导了PDM-DQPSK系统的卡方统计模型，并与高斯统计模型进行了对比。结果表明，码率为0.5的π旋转型LDPC码在采用卡方统计信道概率模型时性能最佳，可使系统光信噪比（OSNR）在14.2 dB时保证误码率（BER）在10-9以下；在2 dB的OSNR代价情况下，系统可容忍102 ps/nm的色度色散（CD）、18 ps的一阶偏振模色散（PMD），以及4.88×10-2 rad的非线性引起的最大相位偏移，由此可知π旋转型LDPC码可以极大地提高高速光通信系统的传输可靠性。相位独立可调的基于双阵列光纤布拉格光栅的任意波形光脉冲发生器的设计
摘要：提出了相位独立可调的基于双阵列光纤布拉格光栅的任意波形光脉冲发生器，该发生器包括幅度控制器和相位控制器两部分。幅度控制器和相位控制器中的可调节元件是光纤布拉格光栅阵列。光纤布拉格光栅阵列由光纤布拉格光栅和光纤拉伸器间隔排列构成。只调节结构中的光纤拉伸器，就可控制输出信号的各个谱线的幅度和相位，从而产生任意波形的光脉冲。相位控制器中的光纤拉伸器的调节不会影响该结构对输出信号各个谱线幅度的控制，幅度控制器中的光纤拉伸器的调节会影响输出信号的各个谱线的相位，因此幅度控制器的调节要优先于相位控制器。
