数字全息测量颗粒场研究进展
摘要：小颗粒物质在自然界广泛存在且在工业生产中具有重要应用,应用数字全息技术对其进行三维研究具有重要的科学意义及实用价值。系统地对数字颗粒全息技术及其应用进行了综述,具体包括基于光散射理论、衍射理论的颗粒全息图形成及其条纹特性,颗粒全息图的数字重建方法、颗粒识别、定位以及颗粒匹配,数字全息在颗粒场中测量颗粒粒径、三维位置、形貌和三维速度的应用。数字全息作为一种三维测量技术,在颗粒场测量中具有广阔的应用前景。1.3kW拉曼光纤激光器
摘要：近年来,高功率光纤激光器发展迅速。1μm波段对应的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20kW,多横模输出功率可达100kW。此外,2μm波段的掺铥光纤激光器和1.5μm波段的掺铒光纤激光器输出功率分别达到了1kW和0.3kW量级。尽管如此,这些光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段,高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器的理论研究
摘要：基于速率方程理论对低重复频率高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器（EYDFA）进行了理论研究。通过采用有限差分法对理论模型的求解,系统分析了在放大自发辐射（ASE）受限情况下,抽运脉冲峰值功率、抽运脉宽、信号时延对放大器性能的影响。结果表明,在将ASE控制在合理范围的情况下,抽运脉冲存在一个最佳的抽运脉冲宽度,信号脉冲相对抽运脉冲的时延对输出峰值功率和脉冲能量有非常重要的影响。而且对给定的增益介质,抽运脉冲峰值功率也并非越高越好,而是存在一个最佳值。该研究结果对高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器的实验研究具有指导意义。2kHz毫焦耳级532nm激光雷达紧凑型激光光源的研制
摘要：绿光激光雷达是探测大气气溶胶的有效工具。作为光源的激光器对激光雷达有决定性的影响,激光器性能的改善将显著提高激光雷达的探测能力。依据微脉冲激光雷达光源的要求,研制了一台高光束质量、高重复频率、高脉冲能量的紧凑型激光二极管（LD）端面抽运声光调Q毫焦耳级532nm绿光激光器。在2kHz的重复频率下,获得了脉冲能量为0.9mJ、脉宽为22ns的绿光输出,光束M2因子小于1.76、能量不稳定度为±2%。该激光器有助于提高微脉冲激光雷达的探测距离、探测速度和探测精度。离心高斯涡旋光束在传输中暗核和质心的运动
摘要：使用螺旋相位板产生高斯涡旋光束时,要求光束中心与螺旋相位板中心对准重合。然而实际上光束中心总会在一定程度上偏离螺旋相位板中心,此时从相位板输出的光束即为离心高斯涡旋光束。对于传统的涡旋光束而言,暗核和质心为同一点,在传输中一直位于光束的中心位置。离心高斯涡旋光束则不同于传统的涡旋光束,对其传输进行了研究。研究结果表明,离心高斯涡旋光束的暗核和质心的位置分离,在传输过程中会发生移动。移动方向由拓扑电荷的符号确定,暗核的移动距离与拓扑电荷的大小无关,质心的移动距离则与拓扑电荷的大小相关。惯性约束核聚变并联靶定位系统热分析
摘要：并联靶定位系统是一种新结构型式的惯性约束核聚变（ICF）靶定位系统。在并联靶定位系统工作原理及热传递路径分析基础上建立了系统热平衡方程,对热源进行了理论分析和实验测试,确定了热源输出功率及温度。在此基础上,对并联靶定位机构进行了热分析,获得关键部位温度,为并联靶定位系统结构设计及精度分析提供了理论依据。CoCrMo合金激光选区熔化成型工艺及其性能研究
摘要：对CoCrMo合金激光选区熔化（SLM）直接制造成型工艺进行了研究,以便探索使用CoCrMo材料的个性化医用产品的更优化工艺。使用华南理工大学自主研发的Di-Metal100型SLM设备,在使用满足ASTM F75要求的CoCrMo合金进行SLM增材制造过程中,对激光功率、扫描速度、扫描间距3个关键工艺参数进行了工艺验证与分析,以便获得高致密度成型工艺参数,并对此工艺参数下成型件的性能进行测试。结果显示,在激光功率为170W,扫描间距为0.08mm,扫描速度为500mm/s时获得致密度为99.02%,此时CoCrMo合金SLM直接制造样件的抗拉强度、屈服强度σ0.2以及洛氏硬度均高于ASTM F75铸造标准,延伸率略低。通过对CoCrMo合金SLM增才制造工艺的优化,可以制造出性能上能够满足医用产品指标的CoCrMo合金个性化医用产品,从而为CoCrMo合金SLM个性化直接制造应用提供重要参考。激光加工硬质合金刀具表面微织构的试验研究
摘要：表面微织构刀具对改善刀-工摩擦接触状态、刀具磨损及抗黏附性方面具有积极作用。利用光纤激光器,在硬质合金刀具前刀面上进行了微沟槽和微圆坑织构的加工对比试验,分析了平均输出功率、脉冲频率和离焦量等不同工艺参数对微织构的形貌和质量的影响。试验结果表明：随着平均输出功率和脉冲频率的增加,微沟槽宽度和微圆坑直径分别表现出增大和减小的趋势;采用较大的脉冲频率、平均输出功率能够改善微织构的形貌和质量;当负离焦量在-1~-1.4mm范围时,在沟槽底部获得了更加均匀光滑的形貌。激光冲击波诱导膜-基系统动态应力应变
摘要：采用不同能量的脉冲激光多点单次冲击3种不同界面结合强度的膜-基系统,利用X射线衍射（XRD）技术检测膜-基系统残余应力,并用聚偏二氟乙烯（PVDF）传感器技术采集膜-基系统的动态应变信号,建立了膜-基系统激光冲击波加载模型,探索了激光离散划痕膜-基系统的失效形式。结果表明,激光冲击后,2024铝合金表面以及膜-基系统冲击光斑中心的残余应力都呈增大的趋势。膜-基系统的动态响应与膜-基界面结合强度及激光能量有关。激光离散划痕膜-基系统的失效形式有两种：一是反射拉伸波导致薄膜剥落;二是膜-基系统间的剪切应力导致薄膜剪切失效。光纤激光切割铝合金薄板工艺特性研究
摘要：为了探究光纤激光切割铝合金的工艺特性,开展了光纤激光切割2mm厚度AA6061铝合金工艺实验,系统研究了激光功率、切割速度、辅助气压等工艺参数对切割质量的影响规律。在优化工艺参数条件下可以获得根部挂渣小于0.1mm、切面粗糙度小于3μm,且拼合后无肉眼可见间隙的切缝。当激光功率为3.0kW时,光纤激光获得优质切缝的切割速度可达9m/min。结果表明,增大激光功率至3.0kW,提高切割速度至6m/min,升高喷嘴间距至0.5mm或增加辅助气压至1.1MPa后,挂渣量降至0.1mm以下,最小为20μm。当切缝表面粗糙度通常约为3μm,可得到的最小热影响区宽度为10μm。最后,基于线性回归法建立的数学模型,模型预测值和实测值吻合良好。钢/铝异种金属激光填丝熔钎焊对接接头组织与性能分析
摘要：采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析了熔钎焊对接接头的微观组织,采用拉伸试验测试了接头强度,并研究了热输入对钢/焊缝界面处金属间化合物和接头强度的影响。试验结果表明,在适当焊接参数下可以获得成形良好和具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。进一步分析表明,钢/焊缝界面处主要生成了FeAl2和FeAl3金属间化合物。随着热输入量的增加,金属间化合物的厚度随之增加。焊缝中的组织则为α-Al基体晶界上均匀分布着条状Al-Si共晶组织。在钢板采用30°坡口时可以获得的最大抗拉强度为88MPa,采用45°坡口时强度可以达到135MPa。激光冲击强化铝合金焊接接头的性能
摘要：以水为透明约束层,采用调Q（脉冲高峰值功率）的YAG激光对A6061-T6铝合金熔化极惰性气体保护焊接接头焊趾附近进行了激光冲击强化,并对比研究了A6061-T6铝合金焊接接头在激光冲击强化与焊态下的性能。试验结果表明,激光冲击强化的铝合金焊接接头与焊态下的相比,其冲击强化区的维氏硬度得到明显提高,焊接接头疲劳寿命得到较大幅提升;焊态下的试样疲劳断口位于焊缝或焊缝近旁,激光冲击强化下的试样疲劳断口位于基体金属上;激光冲击强化后在材料近表面获得了较大的残余压应力,其最大值约为-145MPa;与基体金属相比,激光冲击强化后的表面粗糙度增大。局部负压激光焊缝成形特点及其影响因素
摘要：真空激光焊接具有更大的熔深和更小的气孔敏感性,为了利用真空激光焊接的优点,同时消除真空室尺寸对工件大小的限制,设计了局部负压激光焊接方法。此方法将负压腔与激光焊接头固定,通过真空泵对负压腔快速抽气从而在焊接熔池上方形成负压环境,在此环境下进行了一系列的激光点焊试验和连续焊试验,并与相同焊接参数下的常压和常压带侧吹条件的焊缝进行对比。通过高速摄影分析了负压环境下的金属蒸汽羽烟特点和熔池行为。结果表明,点焊时负压环境下金属蒸汽羽烟抑制效果明显,焊缝熔深增加,除去凹坑深度的焊缝熔深相比常压侧吹最大可增加4.5mm。连续焊时熔池后方匙孔闭合,金属液向后堆叠,获得的焊缝成型良好,负压下焊缝熔深比常压侧吹条件下平均增加2mm。基于小波包变换码的新型无源光网络上行信号复用和传输方法
摘要：提出了一种基于小波包变换正交码的多电平正交编码的无源光网络（PON）中上行信号复用和传输新方法,将PON系统中各个不同的光网络单元（ONU）用户用小波变换正交码来进行调制、复用和传输,能够实现各个不同ONU用户共享一个波长。由于采用了小波变换编码,可以实现数量很多ONU用户同时上行,在ONU端不需要突发光模块以及多波长激光器,因而成本低,传输速率高,接入数量多。给出了基于该方法的上行系统调制、复用和传输的结构模型,并仿真了传输速率为1.25Gb/s和10Gb/s下不同路ONU用户上行传输,仿真结果表明,最大可以实现上行32路,每路10Gb/s,总传输速率达到320Gb/s的高速PON系统。高空湍流影响下紫外光多径散射链路模型
摘要：考虑散射链路所在高空大气中温度、压强、臭氧浓度和湍流垂直强度的分布规律,依据Rayleigh散射理论,提出紫外光多径散射链路模型。将散射体划分为多个散射元,各散射元对应一组路径,并依照不同路径划分信号光,计算其信号强度;利用对数正态分布和非直视链路的湍流模型,分别计算不同路径的信号强度概率密度分布;用所有概率密度函数卷积得到接收端各路径信号叠加的强度分布和链路损耗。根据实际大气环境仿真得到：新模型得到的信号强度概率密度分布较原模型更集中,紫外光的消光系数受吸收系数影响显著,二者垂直分布曲线只在15km以下略有差异。在高空2~14km范围内,当收发端位于11km左右闪烁指数存在极大值,而收发端位于6km左右闪烁指数最小。综合考虑湍流效应和链路损耗,高空紫外光通信可将收发端安置于10km高度以下。一种用于光纤陀螺信号滤波的AMA-DWT-DMKF算法
摘要：为解决光纤陀螺（FOG）信号滤波过程中噪声抑制与信号跟踪的矛盾,提出了一种自适应滑动平均离散小波变换——双模式卡尔曼滤波（AMA-DWT-DMKF）算法,利用AMA算法将FOG输出信号划分为信号过渡区域和稳定区域,并融合DWT算法和基于不同过程噪声方差Q/测量噪声方差R比条件下Kalman滤波算法的优势特性,对AMA算法判定结果进行针对性滤波。采用AMA-DWT-DMKF算法对FOG静态信号、扰动信号以及变化的速率信号进行滤波,实验结果表明,所提算法在保证较高噪声抑制能力的同时,具有较好的信号跟踪能力。基于多载波的相干波分复用太比特传输实验研究
摘要：基于循环频移器（RFS）的多载波产生原理,得到了间隔为25GHz,载噪比为25dB的20个子载波的多载波输出,将波特率为16Gbaud（即64Gbit/s）的归零码十六进制正交幅度调制（RZ-16QAM）信号加载到这些子载波上,并且进行偏分复用（PDM）生成PDM-RZ-16QAM信号,实验实现了2.56Tbit/s PDM-RZ-16QAM信号792km标准单模光纤（SSMF）的传输和相干接收。实验测得的背靠背相干光波分复用（CO-WDM）系统在误码率为1×10^-3的情况下,光信噪比需求比理论值（FEC）增加了4.1dB。传输后,最佳入射光功率处的误码率为4.5×10^-3,小于前向纠错的软判决门限（2.4×10^-2）,此时对应的CO-WDM PDM-RZ-16QAM中心信道信号恢复后x和y偏振方向的星座图清晰规则,说明传输性能很好,并且系统的频谱效率达到了5.1bit/（s·Hz）。基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器
摘要：提出一种基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应（NPR）的多波长掺铒光纤激光器。使用双芯光纤构成紧凑型全光纤马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪型滤波器作为波长选择滤波器件,利用激光谐振腔中的非线性偏振旋转效应,通过调整光纤偏振控制器（PC）,在室温下得到稳定的多波长激光输出。输出激光的工作波长左右漂移小于0.02nm,输出峰值功率波动小于0.4dB,具有良好的功率和波长稳定性。
