激光装置污染物诱导光学元件表面损伤实验研究
摘要：通过分析高功率激光装置内主要污染物成分及来源，研究其对大口径光学表面抗损伤能力的影响规律，得到装置光学表面洁净控制要求。利用扫描电镜对高功率激光装置内部的主要颗粒污染物进行取样分析；采用自然沉降的方法在光学元件表面制备污染物，并利用Nd：YAG（SAGA—S）激光器研究其损伤阈值和损伤规律。研究结果表明，高功率激光装置内颗粒污染物的主要成分为金属、有机物和矿物质，占据比例分别为20％、40％和40％。激光辐照污染后的光学表面存在激光清洗和激光诱导损伤两种效应，当激光器能量密度超过10．9J／cm^2时，光学表面存在清洗作用。当激光能量密度超过14．6J／cm^2时，光学表面污染物引起损伤，且损伤随着污染物尺寸呈线性下降趋势。大口径轴向非均匀Nd：YAG晶体抽运设计
摘要：通过抽运结构的优化设计，对YAG晶体的轴向吸收系数非均匀特性进行了补偿，实现了直径15mmNd：YAG晶体的轴向高均匀抽运。分析了轴向非均匀晶体吸收系数的影响，提出在控制抽运光中心波长的基础上，通过改变结构参数来补偿轴向吸收系数不均匀导致的抽运不均匀的方法。实验验证了轴向吸收系数为2．343～2．882cm^-1的Nd：YAG棒的均匀抽运优化方案。准分子激光微透镜整形均束装置
摘要：报道了248nm准分子激光微透镜整形均束装置的研制结果。实际采集并拍摄了24811113准分子激光光能量分布的彩色图像，使用Matlab分析处理该图像并提取了相关信息进行计算，通过光学软件ZEMAX模拟出符合实际准分子激光光能量分布的光源。通过分析空间光能量分布特征，设计并加工出一套适用于248nm准分子激光的微透镜整形均束装置，且理论模拟和实际测试结果相吻合。248nm准分子激光通过该光学系统整形均束后，可以在工作平面上得到一个约18mm~18mm的正方形光斑，光斑的能量均匀度误差（加工窗）在±2％以内，平顶因子为0．90，光能量通过率为85％左右，解决了248rim准分子激光光斑形状不规则，且光斑能量分布不均匀的问题。该装置的研制成功，对于优质、高效地开展准分子激光微加工提供了具有自主知识产权的技术支撑。激光光束经过不透明散射介质的聚焦
摘要：由于多重散射的影响，当激光光束经过散射介质（例如牛奶、生物组织等）之后将形成散斑。如何调制激光光束，使其经过散射介质之后能实现有效地聚焦是一项具有重要意义的研究工作。研究了利用空间光调制器和连续顺序反馈优化算法对入射光波前进行相位调制，从而实现了激光光束经过散射介质的有效聚焦，得到的最大光强增长因子为50．6139。还研究了空间光调制器上的总调制单元个数、每个调制单元的相位精度对光强增长因子的影响。实验研究结果表明，目标位置处的光强随着总调制单元数的增加而增加，并且随着调制单元的相位精度的增加而增强。两种激光器主从锁频产生lin⊥lin准双色光
摘要：正交线偏振（1in⊥lin）相干双色光作为光源可以用于实现性能较好的相干布居囚禁（CPT）原子钟。研究了用外腔式激光器（ECDL）出射光对受到微波调制的纵腔面发射激光器（VCSEL）产生的多色激光＋1级边带注入锁频，用主从锁频激光系统实现lin⊥lin准双色光束方案，进而研究了所获光束的特性以及与原子作用实现CPT共振的效果，获得一些有意义的结果。研究结果对于CPT原子钟研究有参考价值。微量爆炸物激光辐照成像探测的数值分析和实验研究
摘要：为了研究激光探测爆炸物时的相关现象，首先对激光辐照目标过程进行理论分析，并通过有限元软件ANSYS进行仿真，建立CO2激光器辐照爆炸物温升分布的三维立体模型，然后利用CO2激光器和扩束系统对目标进行照射（距离3m），同时配合8～14μm的红外成像设备分别观察得到沾有少量三硝基甲苯（TNT）和黑索金（RDX）的目标热像图。研究表明，在一定功率的激光辐照下，由于爆炸物和背景的有效辐射出射度大小分别由其在8—14μm波段的吸收率和对激光辐射照度的反射率共同决定，因而可得到爆炸物与背景区域明显不同的热像图。此外，辐照功率和照射时间的变化也可能是影响探测效果的重要因素。主动冷却式一维变形镜技术研究
摘要：根据高能固体板条主振荡功率放大（MOPA）激光放大器系统输出矩形光束在增益介质长度方向波前畸变的特点，针对性地研制了在一维方向上进行波前畸变校正的新型波前校正器，即一维变形镜（DMID）。通过仿真模型对镜面厚度及粘接面形状等技术参数进行优化，设计了一个具有11通道的主动冷却型一维变形镜，全口径静态面形峰谷（PV）值为0．17μm，校正动态范围不小于5μm。采用主动冷却技术，使镜面在8kW／cm^2功率密度激光长时间照射情况下温升小于1℃，保持了强光作用下镜面面形的稳定性。在闭环校正试验中，光束质量口因子均值从8.82提高至4.38，有效地校正了光束波前畸变，验证了该一维变形镜在MOPA激光系统中的实用性。LD抽运1kHz电光调Q946nm Nd：YAG激光器
摘要：对激光二极管（LD）端面抽运的Nd：YAG晶体产生946nm激光输出的热效应及输出特性进行了实验对比。实验测量了晶体的端面温度以及热焦距，当吸收抽运光功率达到10W时，掺杂原子数分数1．0％的端帽键合Nd：YAG晶体端面温度为25．9℃，约为相同掺杂浓度下普通晶体的1／3。且相同条件下，端帽键合Nd：YAG晶体能有效缓解热透镜效应。利用波片补偿电光晶体热退偏的方法，实现了频率为1kHz电光调p946nm激光输出。在抽运功率为10．4W时，使用掺杂原子数分数为0．5％的端帽键合Nd：YAG晶体作为增益介质，获得最大输出功率为311mw，脉冲宽度为17ns的电光调O946nm激光输出，功率不稳定性为2．7％。最大输出功率分别是同等条件下使用掺杂原子数分数1．0％的端帽键合Nd：YAG晶体的2倍以及普通Nd：YAG晶体的3倍。激光对毛细管放电三束等离子体极紫外耦合光源的作用
摘要：极紫外光刻技术（EUVL）利用波长为13．5nm的极紫外（Euv）光源，可以轻松突破30nm技术节点而实现大规模工业生产。毛细管放电直接将电能转换成等离子体的极紫外辐射能，具有较高的能量转换效率。毛细管放电三束等离子体极紫外耦合光源利用激光等离子体（LPP）的热膨胀力与三束等离子体所受的洛仑兹力相互作用，耦合出较大面积的极紫外辐射区，从而在满足用光要求的前提下大幅度地降低毛细管放电的重复频率，有利于光刻生产。在实现三对电极同时放电以及放电与激光同步触发的基础上，探讨了激光对耦合光源所起的作用。实验发现位置耦合对极紫外光源的影响很小，激光等离子体引起的动力耦合成为问题的关键，有待于逐步解决。高功率激光装置中波前畸变对相干合成的影响
摘要：根据高功率激光装置中波前畸变分段的特点，提出通过构造不同频段的波前畸变来研究相干合成结果与波前畸变之间的关系。以神光-Ⅲ原型装置的结构和参数为模型，利用蒙特卡罗方法进行了数值模拟，分析了低频、中高频波前畸变对相干合成的影响，并给出了低频和中高频波前畸变与相干合成结果的对应关系。为高功率激光装置中进行波前畸变控制，实现相干合成提供一种分析思路和理论参考。激光投影系统中影响散斑抑制的参数分析
摘要：基于激光投影显示系统中散斑形成机理，从理论上分析了影响投影系统中散斑抑制的两个关键参数，即统计独立散斑图像数量Ⅳ和探测器成像镜头在观测屏上一个分辨基元内投影镜头分辨基元的数量M。参数肘或Ⅳ值的增大，都将有效降低散斑图像的对比度，但即使投射到屏幕上的独立散斑图像数目Ⅳ实现巨大，即Ⅳ一。o，也只能将散斑图像对比度降至1，√M。在简化投影系统中，利用旋转小散射片产生统计独立散斑图像的方法，通过系统实验，比较了同一散斑抑制技术用于激光非投影和投影系统中散斑抑制的程度，以及投影镜头F数和探测器成像镜头F数的变化对参数M和散斑抑制的影响。结果表明：对于相同Ⅳ值和检测条件，投影镜头的存在使散斑图像对比度从0．146提高到了0．427，呈现的散斑更严重，且投影镜头，数的增大还会进一步恶化散斑图像，这使得激光投影系统的小型化受到挑战。基于半导体光放大器的双脉冲激光器
摘要：为了得到脉宽可调谐的双脉冲激光器，提出了基于半导体光放大器的8字腔激光器结构。该方案中，将半导体光放大器置于非线性光纤环镜的非对称位置，应用半导体光放大器的非线性偏振旋转产生激光脉冲，当半导体光放大器的驱动电流为200mA时，通过调整腔内的偏振控制器，得到重复频率为10．05MHz和12．70MHz，脉冲宽度分别为33．40ns和30．08ns的双脉冲，同时改变激光器腔长以及半导体光放大器在非线性放大镜中的位置，应用非线性光纤环镜的开关特性，双脉冲的脉宽也做相应的改变。基于氧化石墨烯与半导体可饱和吸收镜的锁模飞秒掺铒光纤激光器
摘要：分别将氧化石墨烯可饱和吸收镜（GOSAM）与半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为可饱和吸收体，在同一掺铒光纤激光器中均实现了全光纤结构、稳定的锁模飞秒脉冲输出。实验用抽运源为中心波长974nm的半导体激光器，抽运1．4m长的吸收率为7dB／m的掺铒光纤，谐振腔总腔长约为12m。以GOSAM作为可饱和吸收体，当抽运功率为29mW时，激光器产生稳定的锁模脉冲输出，脉冲宽度最窄为703fs，光谱中心波长为1557．67nm，3dB带宽为3．91nm。使用调制深度为18％的SESAM作为可饱和吸收体，当抽运功率为32mw时也可得到锁模脉冲，脉冲宽度为542fs，光谱中心波长为1561．5nm，3dB带宽为5．41nm。实验表明，新型激光锁模器件氧化石墨烯的可饱和吸收效应可与SESAM媲美，且兼具价格低廉、制备简单的优势，在实现超短脉冲运转方面具有广阔的实际应用前景。激光清除石质文物表面污染物的作用机制
摘要：为了深入理解激光清洗技术清除石质文物表面污染物作用机制，进行了激光清洗砂岩表面墨迹和烟熏污染物实验，得到其清洗阈值，结合理论计算得到此时污染物表面的温度场和应力场的情况，对激光清除机制进行了分析，认为温升引起汽化蒸发以及热应力是其污染物被清除的主要方式。在此基础上，在山西大同云冈石窟进行现场实验，结果表明激光能安全有效去除墨迹和烟熏污染物。激光定向生长修复DZ125L柱状晶叶片力学性能研究
摘要：在DZ125L定向基材上进行激光直接成形同种材料的定向生长修复，对修复后的DZ125L熔覆组织进行了微观分析和常温力学性能测试，并对熔覆组织与定向基材的结合面强度进行了测试。结果表明：激光直接成形DZ125L的组织为外延生长的柱状晶组织，其一次枝晶间距为8～12μm，二次枝晶退化，热处理后柱状晶尺寸增大为30～90μm，柱状晶基体上析出大量均匀分布的γ′强化相；沉积态柱状晶组织的纵向抗拉强度为1312MPa，延伸率为5．27％，热处理后柱状晶组织的纵向抗拉强度降低为1201MPa，延伸率达到6．69％，均满足国家标准；熔覆层柱状晶组织与定向基材的结合面力学性能良好，定向生长满足使用要求。激光毛化形貌对轮轨材料混合润滑摩擦系数的影响
摘要：为了研究规则分布的表面形貌对轮轨接触在混合润滑状态下摩擦系数的影响，设计了3种不同的表面纹理：横纹、纵纹、菱形。用确定性模型取代平均流量模型，对膜厚、压力、接触面积比进行了数值计算，总的接触载荷由流体接触区和固体接触区分别分担，总的摩擦力等于流体区的摩擦力和固体接触区摩擦力之和。根据设计的3种表面纹理，用YAG激光对车轮钢试样表面进行激光毛化处理，获得这3种表面纹理，在RSW-2摩擦磨损试验机上进行油介质条件下的混合润滑摩擦学实验，模拟轮轨间有油污时的工况，测量了该条件下各种表面纹理下的摩擦系数，并与未作激光毛化处理的表面进行对比。理论和实验结果显示，在油介质混合润滑条件下，有激光表面纹理的摩擦系数远大于未作激光毛化处理的试样表面的摩擦系数。3种激光表面纹理中，菱形纹理的摩擦系数大于纵纹和横纹的摩擦系数，纵纹的摩擦系数比横纹略大。因此，在油污条件下使用激光毛化的菱形纹理表面能较显著地提高轮轨间的摩擦系数。激光-电弧复合焊接保护气体O2含量对焊缝均匀性和熔池流动的影响
摘要：研究了保护气体中O2含量对CO2激光一熔化极气体保护（GMA）复合焊焊缝合金元素均匀性和熔池流动行为分布的影响规律。结果表明，焊接方向为激光在前时，电弧保护气体中O2含量对复合焊焊缝均匀性具有明显的作用。保护气体中O2体积分数含量达到2％以上时，复合焊焊缝中合金元素的分布基本均匀。对于He—Ar惰性保护气体，在小孔后沿的熔池区域形成了外向流动；而当保护气体中O2含量达到2％以上时，熔池流动为内向流动。保护气体中0：含量对焊缝合金元素分布的影响规律主要取决于Marangoni对流。当电弧保护气体加入大于等于2％O2时，Marangoni对流方向由外向流动变为内向流动，促进了整个熔池的内向流动，获得了合金元素的均匀分布。高强钢激光焊接残余应力的研究
摘要：采用CO2激光焊接汽车专用高强钢，得到了性能良好的激光焊接件。为了提高本试验的测量精度，对测量残余应力的小孔法作了必要的修正。使用ANSYS软件对激光焊接残余应力进行了有限元分析，仿真结果与修正后的测试值吻合，在此基础上研究了高强钢激光焊接线能量对残余应力的影响规律。试验结果表明，纵向残余应力在距离焊缝中心约2．5mm处达到最大，距离焊缝越远残余应力值越小，并最终达到稳定；在被焊试件前添加引弧板，可以使焊接试件起始段的残余应力分布与稳定段接近，消除了起始段残余应力不稳定的现象；线能量增加，则横向残余应力逐渐增大，而纵向残余应力的最大值减小。
