直接相位调制产生线性啁啾脉冲特性研究
摘要：直接相位调制可产生带宽可调的线性啁啾脉冲,可作为种子源用于啁啾脉冲放大系统中。对线性啁啾脉冲的产生过程以及啁啾脉冲在光纤中的传输放大过程进行了数值模拟与实验研究,实验获得了底宽为500 ps,带宽为0.69 nm的线性啁啾脉冲。在此基础上提出一种全新的产生冲击点火种子脉冲的方式,即对光脉冲的局部进行调制与压缩以获得高对比度的种子脉冲,并对其进行了实验验证。实验中将一方波脉冲经调制压缩为对比度为2∶1的阶梯脉冲,验证了该方法产生冲击点火种子脉冲的可行性。该方案为未来多种脉冲类型输出的惯性约束聚变（ICF）驱动器光纤前端系统的研制打下了研究基础。窄光谱高亮度半导体激光器光栅-外腔光谱合束实验研究
摘要：光栅-外腔光谱合束是基于光栅的波长选择特性和外腔的反馈,使得半导体激光阵列（DLA）中的每个发光单元锁定在不同的波长,并保持每个发光单元输出光束在近场和远场重合,实现光谱合束后输出光束质量与单个发光单元的光束质量保持一致,极大地改善了输出光束的光束质量。实验采用发光单元宽度为100μm、周期为500μm,由19个发光单元组成的常规CM-Bar条进行光栅-外腔光谱合束技术实验,在连续运行最大注入电流为70 A,获得了44.9 W的连续激光输出,快慢轴的光束质量分别为1.52 mm·mrad和5 mm·mrad,合束后的电光转换效率为36%,输出光斑亮度约为36.92 MW/cm2-str,光谱展宽为3.24 nm,合成输出激光可以被耦合进入50μm芯径、数值孔径（NA）0.22的光纤中,作为高亮度激光抽运源或直接半导体激光光源使用。26W中波红外固体激光器
摘要：阐述了一种获得高功率3~5μm中红外激光输出的实验方案,即先通过高功率1.94μm光源抽运Ho：YLF晶体,获得高重复频率2.05μm激光输出,通过端抽运放大方式,提升2.05μm激光功率水平,最终2.05μm激光抽运光参量振荡器（OPO）实现高功率中波激光输出。在水冷工作体制下获得了重复频率5 k Hz、最大功率26.9 W的中波输出,脉冲宽度为24.4 ns,2.05μm到3~5μm的光光转换效率达50%,通过角度调谐获得不同波长的中红外激光输出,验证了该实验方案作为一种获得高功率、高效率、高重复频率中红外激光输出工作方式的可行性。基于耗散孤子共振的纳秒脉冲掺镱全光纤激光器及其倍频
摘要：报道了一种新型纳秒脉冲532 nm绿光激光器,其基频光为耗散孤子共振（DSR）方波纳秒脉冲、由掺镱光纤激光器得到,该激光器采用了全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构设计。利用非线性偏振旋转（NPR）锁模技术,掺镱光纤激光种子源产生了稳定的DSR方波纳秒脉冲激光输出,输出激光的脉冲宽度随抽运功率的改变在3~40 ns之间可调。利用该DSR方波纳秒脉冲激光作为种子源,经过一级非保偏结构掺镱光纤纤芯放大和两级全保偏结构掺镱光纤包层放大之后,得到了平均功率为6.95 W,峰值功率为4.4 k W的脉冲激光输出。利用长度为20 mm的非线性晶体LBO作为频率转换器,得到了平均功率为2.1 W的绿光激光输出,相应的光光转换效率为30.2%。激光冲击强化对AZ31镁合金力学性能和组织结构的影响
摘要：为了研究激光冲击强化（LSP）对镁合金力学性能的影响,采用电子万能高温拉伸机和钕玻璃脉冲激光（波长1064 nm,脉冲宽度20 ns）研究AZ31镁合金薄板室温和300℃时拉伸应力-应变曲线和力学性能。结果表明,LSP提高了AZ31镁合金室温和高温抗拉强度,而冲击试样的最大热流变应力明显高于未冲击的试样,双面单次LSP导致室温力学性能降低,在激光冲击试样断口发现了沿次表层扩展的层裂现象。讨论和分析了残余压应力、细微结构、表面形貌和粗糙度对激光冲击镁合金力学性能的影响。面向碳纤维增强树脂基复合材料/钢异质结构连接的汽车钢板高速激光毛化工艺研究
摘要：为了解决激光连接碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）/钢异质接头中的缩孔问题,采用光纤激光对GMW2钢板进行高速毛化试验,系统研究了激光功率、扫描速度、扫描长度和扫描次数对微凸起宽度和高度的影响,并利用高速摄像实时观察了毛化过程。结果表明,微凸起宽度与熔池宽度相当,增加激光功率或减小扫描速度将导致熔池宽度增加,微凸起宽度也将增加;而扫描长度和扫描次数不影响熔池的宽度,因此微凸起宽度也不发生变化。微凸起高度由蒸气压力、表面张力和液体动压力决定,激光功率增加将导致蒸气压力的增加和表面张力的减小,液态金属向熔池尾部流动的驱动力增大,适当地增加激光功率有利于微凸起的长高,但激光功率过高将产生大量飞溅,导致微凸起高度不稳定;随着扫描速度的增加,蒸气压力、表面张力和液体动压力都将发生变化,熔池液体流动的驱动力和阻力存在竞争关系,导致微凸起高度呈先增加后减小的趋势;扫描长度增加,蒸气压力水平分量增大,驱动力增加,微凸起高度逐渐增大。铜元素对FeCr合金激光熔覆层性能影响及铣削加工减振机理研究
摘要：针对大型离心式管线压缩机叶片激光熔覆修复层难加工问题,进行激光熔覆减振合金配方与修复层铣削加工一体化工艺理论研究。使用添加不同质量分数铜元素的Fe Cr合金粉料在KMN钢基体上制备激光熔覆修复层;通过扫描电镜、X射线衍射仪及能谱分析仪对修复层微观组织及物相组成进行观察分析;对修复层显微硬度进行测试;对修复层室温干摩擦情况下的耐磨性进行测试;采集修复层侧铣过程中的振动信号,分析铜元素质量分数对修复层铣削振动及表面粗糙度的影响。结果表明,铜元素的加入起到细化晶粒的作用,含铜修复层的硬度、耐磨性均优于不含铜元素的修复层;含铜修复层铣削振动有显著降低,有效避免了颤振出现。激光选区熔化成型典型几何特征尺寸精度研究
摘要：为了探讨激光选区熔化成型典型几何特征的尺寸精度,并为激光选区熔化直接成型金属零件提供设计参考依据,设计了薄板、尖角、圆柱体、圆孔、方孔等典型几何特征的三维模型,采用华南理工大学研发的激光选区熔化设备（Di Metal-100）在优化的工艺参数下选用316L不锈钢粉末对这些典型几何特征进行激光选区熔化成型。实验结果表明,激光光斑约束、台阶效应、粉末粘附、激光深穿透等因素是影响零件尺寸精度和激光选区熔化成型能力的主要原因。基于对激光选区熔化成型典型几何特征的尺寸精度及成型能力研究,提出了一些适用于激光选区熔化的零件设计规则,为产品的创新设计提供了参考依据。激光精密切割圆弧和直线粗糙度差异分析与消除
摘要：采用Nd：YAG激光对0.5 mm厚的1060纯铝板进行圆弧和直线精密切割时,为消除圆弧和直线切口壁面的粗糙度差异问题,通过显微镜观察圆弧切缝壁面微观形貌,在此基础上建立圆弧简化的数学模型,导出了内、外圆弧壁面粗糙度公式。在相同切割参数下,重点分析切割半径对内、外圆弧和直线壁面粗糙度差异影响规律,结果表明,随切割半径增大,外圆弧壁面粗糙度增大,内圆弧壁面粗糙度减小;当切割半径R≤7 mm时,内、外圆弧粗糙度差异明显;切割半径R〉7 mm时,两者粗糙度差异忽略不计。最后,先后利用响应曲面法（RSM）中最小值优化和目标值优化,获得圆弧和直线对应的工艺参数,实际切割测量后粗糙度近似一致,直线和圆弧粗糙度差异消除,此方法证明可行有效。AZ31B镁合金激光表面微凹坑效应及其电化学腐蚀行为
摘要：为研究激光表面微凹坑对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响,利用光纤激光器在材料表面制备微凹坑阵列。通过扫描显微镜观测微凹坑的形貌、直径和深度,利用双单元电化学工作站测试微凹坑制备前后材料表面的动电位极化曲线。结果表明：微凹坑的直径和深度均随激光功率的增大而增大,微凹坑周围出现烧蚀现象;微凹坑直径与扫描次数无显著相关性,但微凹坑圆度与扫描次数呈正相关性。在相同微凹坑密度下,与未处理试样相比,激光功率为6、10、16 W时试样的自腐蚀电位分别向正移-33、40、26 m V,自腐蚀电流分别减少了91.93%、92.09%、91.19%。激光功率为10 W时具有最好的抗腐蚀性能;在相同激光功率下,与未处理试样相比,微凹坑密度为1.5%、2.5%、5.0%时试样的自腐蚀电位分别向正移21、40、56 m V,自腐蚀电流分别减少了92.22%、92.09%、94.05%。在实验密度范围内,微凹坑密度越高,AZ31B镁合金表面的抗腐蚀性能越好。激光熔化沉积4045铝合金显微组织及显微硬度
摘要：采用激光熔化沉积技术制备了4045铝合金薄壁试样,研究了沉积试样热处理前后的显微组织演化,并测试其显微硬度。结果表明,沉积试样显微组织具有定向快速凝固特征,由Al枝晶和Al-Si共晶组成,其一次枝晶间距约22.3μm,二次枝晶间距约7.5μm,体积分数约42.7%,沉积试样顶部出现柱状树枝晶向等轴树枝晶转变。当前沉积层从底部到顶部冷却速度的降低导致Si相从珊瑚形貌向片状形貌转变,足够高的重熔率能保证后续沉积层重熔掉当前沉积层顶部片状Si相,以获得变质效果良好的珊瑚形貌Si相,热影响作用使紧邻熔合线过热区的珊瑚形貌Si相发生粗大等轴粒状化,导致其显微硬度低于层内区。珊瑚形貌Si相在540℃等温热处理保温20 min即可完成粒状化,并且随着保温时间延长,Si相发生粗化长大,显微硬度下降。基于激光加工机器人的光内送粉变基面熔覆研究
摘要：现有激光熔覆技术大多是基于水平基面上开展的,这种方式极大地限制了激光熔覆技术的广泛应用。基于＂光束中空、光内送粉＂技术,通过对激光加工机器人系统的程序控制实现了基板0°--150°的倾斜和熔覆头相应姿态的连续变化,研究了基板不同倾斜角度下对熔覆层截面尺寸及组织的影响规律,并对变基面过程中的熔池进行了受力分析。实验结果表明：随基板倾斜角度逐渐增大,粉末聚焦特性变差,进入熔池的粉末量逐渐减少,造成熔覆层高度逐渐降低。熔覆层宽度稳定在光斑左右,变化不明显;偏移量（熔覆层最高点轴线位置偏离激光束轴线位置间的距离）先增大后降低。熔覆层顶部显微组织树枝晶大小先变粗后变细,典型柱状晶生长方向随基板角度变化也发生相应的倾斜。该工艺为在非水平基面上进行激光熔覆、修复及成形提供了参考价值。基于嵌入式机器视觉的激光熔覆成形熔池离焦量在线测控系统
摘要：在金属激光熔覆自由三维成形中,不断生长的成形面与成形喷头之间的距离应保持恒定值,以保证生长表面上处于聚焦激光焦点附近熔池的离焦量基本不变。以光学三角法为原理,提出了一种基于嵌入式机器视觉的激光自由成形熔池离焦量在线测控系统,推导出了镜头焦距设计公式,给出了系统硬件方案以及软件方案,同时为高效稳定处理熔池图像,提出了一种基于面积的熔池灰度阈值估计算法。经测试,此测量系统能实时准确地测得熔池离焦量,将该系统运用至实际薄壁圆环成形中,实时调节光头提升速度以保持离焦量恒定,使得薄壁圆环成形精度得到明显提高。光波导端面的准分子激光刻蚀技术研究
摘要：面向光印刷互连背板的应用需求,提出基于准分子激光消融原理对光波导的刻蚀技术进行研究,在背板上任意位置获得光波导端面实现光耦合。采用193 nm波长的准分子激光作为光源,通过方形掩模孔径投影在互连背板光波导上,研究了激光能量、激光脉冲次数与刻蚀深度、端面粗糙度等参量之间关系,通过刻蚀参数的优化,刻蚀后端面光耦合损耗增加量约1.3 d B。紫外-可见光还原控制银纳米周期结构与形貌及其在表面增强拉曼散射中的应用
摘要：光还原特别是激光还原金属离子制备纳米结构作为一种化学成分纯净和工艺可控性高的微纳制造手段,已经得到了广泛的研究与应用。目前,该方法加工出的金属结构已应用于光谱检测、生物荧光成像、三维微纳结构制造等领域。针对当前基于双（多）光子吸收效应直写技术无法解决的加工效率低等问题,采用紫外纳秒激光双光束干涉法,提出了一步原位光还原银离子的制造方法。结合紫外和可见光辐照还原银离子,成功制备出大面积具有不同表面形貌的纳米级周期的光栅结构。详细讨论了激光还原时间、银离子浓度、不同波长光辐照等条件对光还原的影响,对双束光干涉以及光还原机制进行了分析。另一方面,银离子还原后形成的结构是由大量的尺寸为几十纳米的颗粒构成,排列紧密,因而具有显著的表面增强拉曼效应。对萘普生分子进行检测后,证实了该纳米结构具有较优的表面增强效果。机械振动作用下铁基涂层熔覆角的模型构建及其变化规律研究
摘要：采用机械振动辅助激光熔覆工艺在45钢表面制备了Fe55合金涂层,通过光学图像分析仪观察了熔覆层的几何形貌,结合Auto CAD软件标注了涂层高度、宽度和熔覆角等几何特征参数,探讨了激光比能、振幅、频率等工艺参数对涂层熔覆角的影响,借助响应面分析法提供的二阶多项式构建了能明确表征熔覆角与激光比能、振幅、频率之间隐式关系的函数模型。结果表明,机械振动作用下激光熔覆层的熔覆角大于无机械振动的涂层。在相同激光比能和振幅条件下,频率200 Hz比频率100 Hz的熔覆角大,且在振幅为0.10 mm时熔覆角最小。采用最小二乘法优化后的函数模型所计算的熔覆角优于现有几何模型计算值,更接近实际测量结果。小孔径测量生物组织漫反射的半经验模型
摘要：漫射光谱技术对生物组织进行快速和无创测量具有非常重要的意义,但精确解析解的缺乏限制了该技术的有效应用。基于Monte Carlo模拟数据研究了一个适用于小孔径测量漫反射的半经验解析模型,建立了反射率随孔径和生物组织折射率变化的函数关系,并利用该模型反演了生物介质光学参量,对其适用范围进行了分析。与基于扩散近似模型的繁琐解析表达式相比,该模型不仅数学形式简单,而且能够用于光源附近辐射场的测量。基于灰度图像的光纤相干光时域反射计信号处理研究
摘要：提出了基于灰度图像直方图均衡与梯度法相结合的技术,应用于相干光时域反射计（COTDR）光纤传感信号处理,以COTDR同一光脉冲所探测得到的信号为行向量,以一组光脉冲探测得到的同一空间位置的信号为列向量,构建了相干传感信号的二维灰度图像,通过计算灰度图像的梯度,并结合图像直方图均衡处理,降低了由环境干扰所引入的噪声信号,提高了系统对振动信号的分辨力。采用该技术,基于传感光纤长度为2.5 km的COTDR系统,有效地识别了压电陶瓷所施加的振动信号。
