高功率放电引发非链式脉冲DF激光器
摘要：研制了一台放电激励重复频率运转的高功率非链式脉冲氟化氘（DF）激光器,采用倍压式储能电路及自引发体放电激励方式,在SF6和D2的混合气体中实现了体积为1.65 L的均匀辉光放电;凭借大流量离心风机提供的8.5 m/s风速实现了电极间工作气体的快速更新;运用介孔碱性分子筛完成对放电产物的吸附处理。实验研究了工作气体参数及充电电压对激光器输出性能的影响,在总气压8.1 kPa,SF6与D2工作气体配比为8∶1,充电电压为43 kV时,获得了3.46 J的单脉冲能量,电光转换效率为3.12%,脉冲宽度为135 ns。在50 Hz时,获得了平均功率为150 W的激光输出,其脉冲幅值差优于±8%。实测远场发散角在水平方向和垂直方向分别为7.92 mrad和9.58 mrad,并采用DF激光谱线分析仪测试获得了22条激光谱线。结果显示,放电激励非链式脉冲DF激光器是获得高功率中红外激光的有效途径。偏振激光诱导金属表面周期条纹结构机理的研究
摘要：不同偏振态激光诱导金属表面产生条纹结构的研究有很多,但对形成该结构的机理分析较少。通过在光路中插入1/4波片用于改变飞秒激光偏振态,使产生的偏振激光垂直照射到金属钨表面产生条纹结构,进而研究这种条纹结构的产生机理和激光偏振态对产生这种结构的影响。研究发现,不同偏振态的飞秒激光与对应诱导产生的条纹结构之间具有很好的一致性。当1/4波片周期性单向旋转时,激光偏振态随之周期性变化,金属表面形成的条纹结构的方向也相应地随之改变,最大偏转角度约π/4。对这种条纹方向随波片旋转而变化现象的机理进行了理论分析,分析表明不同偏振态的飞秒激光诱导金属表面产生条纹结构的方向由激光进入双折射晶体（如1/4波片）后分解的电矢量分量决定。激光温喷丸诱发单晶铜位错扩展的分子动力学模拟
摘要：为了研究面心立方金属在热力耦合作用下的微观组织,采用分子动力学方法对激光温喷丸在单晶铜内诱导的位错扩展进行了模拟,并使用中心对称参数研究了变形量对位错扩展的影响规律,以及温度对塑性变形诱导位错扩展的作用,进而从加工硬化的角度分析了其对激光温喷丸强化效果的影响。结果表明,激光温喷丸过程中,塑性变形以＂空位簇-不全位错-堆垛层错＂的方式诱导产生不全位错与堆垛层错。随塑性变形增加,激光温喷丸的硬化效果逐渐增加。并且,温度可以促进塑性变形过程中位错的形核与扩展,200℃以内,激光温喷丸的硬化效果随温度的增加而增强,温度增至250℃时,硬化效果由于位错湮灭而减弱。连续波量子级联激光器高效率光束合成
摘要：为获得能满足实际需要的高光功率输出,可以将已经成功应用于近红外波段半导体激光器的合束技术移植到量子级联激光器。讨论了量子级联激光器件的共水平面布局设计,这种设计有利于实现稳定可靠的室温连续工作;在量子级联激光器单管器件整形实验中,获得了光束质量因子M2优于2.3的准直光束;在高效率光束合成的实验中获得了85%的合束效率。基于全固光子带隙光纤中自频移孤子的相干合成产生少周期飞秒激光脉冲
摘要：报道了一种基于同一台光纤飞秒激光器的双路飞秒激光相干合成技术,获得脉宽只有4个光学周期（14 fs）的少周期飞秒脉冲。通过数值模拟证明了基于自频移孤子的相干合成为拓宽光谱、窄化脉冲提供了一个很好的方法,是获得少周期飞秒脉冲的可行方案。实验中,一台掺镱光纤飞秒放大系统输出脉宽为62 fs,中心波长为1040 nm的近变换极限脉冲,该脉冲分束后,一束作为基态孤子,另一束耦合到全固光子带隙光纤中产生自频移孤子,通过调整入射脉冲功率等参数获得了中心波长为1150 nm,脉宽为55 fs的近变换极限自频移孤子。将基态孤子与该自频移孤子相干合成,得到了脉宽仅4个光学周期（14 fs）的激光脉冲。激光测距多光子分立时刻的反卷积解算方法
摘要：针对多像素光子计数器（MPPC）各像素雪崩电流并联输出、存在光子间隔过小导致脉冲变形而无法分辨光子时刻的问题,结合光子分布与输出脉冲波形,通过数学反卷积,获得了激光测距接收端各探测光子分立时刻的解析解,从而实现了观测量倍增,有助于有效信号的分辨及提取。该方法将单脉冲响应函数近似为高斯形式,分析了MPPC时间抖动的影响,研究了在时间抖动为50～250 ps范围内,从三个入射光子输出的变形脉冲中解算出的分立时刻,得到分立时刻随光子间隔的统计分布图和峰谷分辨度随光子时间间隔、MPPC时间抖动的变化关系。并验证了在1 s观测时间内,千赫兹激光测距系统经反卷积解算前后观测量对比效果。分析结果表明,当统计分布中峰谷分辨度大于10时,各光子分立时刻可以有效分辨,该方法的时间分辨力达到0.2～0.7 ns。短光纤延时自外差测量单频激光器频率漂移
摘要：基于光纤延时自外差和相位解缠绕技术,提出了一种采用较短的光纤延时线测量单频激光器输出激光频率漂移的方法。从理论上给出了该测量方法的工作原理并分析了测量精度的影响因素;利用一台频率变化可知的激光器对该方法进行了实验验证,实验结果表明该方法能够准确测量激光频率随时间的实际变化曲线;基于此方法,采用6 m的光纤延时线,对一台1550 nm波长的单频激光器频率漂移特性进行了3 h连续测量,得到该激光器长期频率漂移结果为75 MHz/h,与其频率稳定度出厂指标50 MHz/h基本相符。Nd∶YVO4双频微片激光器的模式竞争研究
摘要：研究了双纵模双频微片激光器两模式之间的竞争效应,确定了在具有不同反射率输出镜的双频激光器腔内,模式之间的自饱和与交叉饱和系数的量值。在研究过程中,待定自饱和系数β与交叉饱和系数θ,建立双频微片激光器的耦合速率方程,仿真获得具有不同反射率输出镜的双频激光器输出相对功率并绘制其包络曲线。在实验中,通过改变激光器的腔参数获得双频激光的输出功率图谱,对比仿真得到的功率包络曲线来确定自饱和系数和交叉饱和系数。结果表明,当输出镜反射率分别为86%,81%,61%时,对应的自饱和系数分别约为0.68,0.66,0.52。即当双频激光腔输出镜反射率较小时,双纵模模式竞争较强;反之,模式竞争较弱。为获取较大频差双频激光输出,应采用反射率较高的输出镜。种子注入单频脉冲光参量振荡器的光谱纯度研究
摘要：种子注入单频脉冲光参量振荡器（OPO）是实现差分吸收雷达激光发射源的重要技术手段,且其输出光谱纯度直接影响探测气体对激光能量的吸收,进而影响该雷达系统的测量精度。就种子注入单频脉冲激光器而言,光谱纯度表征在其输出光谱中,种子波长成分所占的比例可以综合反映脉冲激光的输出线宽和频率稳定性等光谱特性。针对种子注入单频1.57μm脉冲OPO,理论上分析了光谱纯度的影响因素,设计并搭建了一套基于长程气体吸收池的光谱纯度测量系统。实验结果表明,当种子注入功率为26 mW,OPO输出单脉冲能量为1.1 mJ时,种子注入单频脉冲OPO的光谱纯度达到99.9%。掺铒光纤光梳在锶晶格钟中的应用研究
摘要：为了测量87Sr原子光晶格钟的钟激光频率和控制红冷却激光及光晶格激光的绝对频率,实验建立了一套掺铒光纤光学频率梳系统,并将其锁定到了氢钟参考信号上。光梳的可见光测量部分对689、698及813 nm等特定波长功率进行了优化（在同一扩谱支路中不同时获得）,其输出光谱功率大于120 mW,单点频率下的功率在2 nm宽度时大于200 mW。实验得到的外激光和光梳梳齿拍频信号信噪比大于30 d B（在分辨率带宽300 k Hz时观测）,锁定后频率跟踪秒级稳定度优于60 m Hz。不同工艺温度对IN718合金激光温喷丸后残余应力和纳米硬度的影响
摘要：激光温喷丸工艺（WLP）结合了激光喷丸强化（LP）和动态应变时效（DSA）的双重优势。为了研究不同工艺温度对IN718合金WLP后高温表面性能稳定性的影响,选取不同温度条件下,即LP（25℃）和WLP（230℃、260℃、290℃、320℃）的IN718合金为研究对象,通过高温保持试验和纳米压痕试验,以残余压应力、纳米硬度和弹性模量为表征指标,探讨了温度效应对WLP后高温表面性能稳定性的影响。结果表明,随着WLP工艺温度的升高,残余压应力呈递减的趋势;随着保温温度的升高,LP和WLP处理后试样表面残余应力释放幅度均明显增大,但前者释放速度更快;通过载荷-位移曲线可进一步确定温度效应对IN718合金WLP后高温释放行为的影响,且260℃下处理的WLP IN718合金表面在高温下具有更好的稳定性。基于飞秒激光切割的石墨烯图案化研究
摘要：随着石墨烯研究的不断开展,图案化的石墨烯成为石墨烯器件应用的重点需求。采用飞秒激光切割的方法对石墨烯进行图案化。研究了飞秒激光能量密度和扫描速度对石墨烯切割的影响,通过光学显微镜和拉曼光谱仪,分析了不同激光参数下石墨烯的切割质量。得到了飞秒激光切割单层和多层石墨烯的能量密度阈值,分别为1.0 J/cm^2和0.8 J/cm^2,最优的激光扫描速度为100 mm/s。通过切割区域残余石墨烯的拉曼光谱分析得到本方法切割石墨烯的机理为氧化烧蚀。基于优化的激光参数,通过对激光光束移动的控制,实现了不同复杂图案石墨烯的切割。本方法为石墨烯器件在未来的广泛应用提供了技术支持。SUS301L-HT不锈钢激光焊接与MIG焊接对比试验研究
摘要：进行了2 mm SUS301L-HT不锈钢激光焊和惰性气体保护（MIG）焊试验,对比了两组焊缝在成形、显微组织、力学性能等方面的差别。两种焊接方法焊得的焊缝在成形上有较大不同,激光焊焊缝成形均匀稳定,接头角变形小,熔宽小,热影响区（HAZ）窄,优于MIG焊缝。两种焊接方法焊得的焊缝的金相组织差异较大,激光焊焊缝组织由细小柱状奥氏体枝晶和枝晶间δ铁素体组成,HAZ发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;MIG焊缝由粗大的块状奥氏体组织和少量δ铁素体组成,HAZ组织变化丰富,组织随着与熔合线距离的改变而不同。两种焊接方法焊得的焊缝的力学性能差异明显,激光焊焊缝拉伸性能优于MIG焊缝,激光焊接头拉伸断裂在焊缝,断口为典型韧性断口,接头抗拉强度达到979.1 MPa,延伸率达到48.2%。热输入对纳米析出强化钢激光焊接接头组织及纳米力学性能的影响
摘要：研究了激光焊接热输入对纳米析出强化钢焊接接头熔深、显微组织及纳米力学性能的影响。利用体视显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的熔深、显微组织进行了分析,通过纳米压入实验对激光焊接接头各区域的纳米硬度和弹性模量进行了研究。实验结果表明：随着焊接热输入增加焊缝熔深逐渐增大,两者之间呈一元线性关系;当焊接热输入低于94 J/mm^2时,焊缝为全马氏体组织;当焊接热输入超过125 J/mm^2时,焊缝中出现贝氏体组织和铁素体组织;且随着热输入的增加,贝氏体和铁素体含量有所增加。随着焊接热输入的增加,焊缝区的纳米硬度逐渐降低,其原因为热输入增大致使贝氏体和铁素体的形成。焊接热输入对焊缝的弹性模量影响不明显,弹性模量在200 GPa左右。超高应变率力学效应下多晶铜的微观塑性变形分子动力学模拟
摘要：激光冲击强化利用离子体力学效应在金属表面形成较深的残余压应力层,细化表层晶粒,大幅度提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。目前现有实验手段很难获取超高应变速率下塑性变形过程中微观结构演变的动态过程。本文采用LAMMPS软件对在2×10^7s^-1应变率,15 ns的加载时间,300 K温度下的多晶铜塑性变形行为进行分子动力学模拟,获得超高应变速率力学效应下多晶铜塑性变形微观结构的演变过程。超高应变率下力学效应作用下,形变孪晶是中层错能金属亚微米晶粒细化的主要变形方式。激光刻蚀聚酰亚胺基底铝薄膜的温度场模拟
摘要：为了研究1064 nm激光刻蚀聚酰亚胺基底镀铝薄膜的作用机理,采用有限元分析软件ANSYS模拟了激光对聚酰亚胺基底上铝薄膜的刻蚀过程,分析了激光脉冲作用于铝薄膜表面时的能量传输及转化过程,获得了铝薄膜及聚酰亚胺基底中的温度场分布,进一步验证了在脉冲激光作用下由于基底材料易分解而产生的薄膜/基底界面分离机制。基于非线性光纤环形腔镜的全光阈值器
摘要：基于非线性光纤环形腔镜（NOLM）及光子晶体光纤（PCF）的自相位调制效应（SPM）,实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF非线性系数为16.98（W·km）^-1,同时在NOLM中引入可调隔离器。PCF及可调隔离器的使用,缩短了NOLM的腔长,同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 d B以上。由于全光阈值器中所有的组成器件均为无源光器件,因此能够处理高速率光信号。该全光阈值器在其他光通信系统中也具有广阔的应用前景。光纤时间频率同时传递系统中时间同步方法的研究
摘要：提出了一种应用于光纤时间频率传递系统中时间信号的校准和同步方案。分析了基于光学补偿方式和波分复用技术的时频传递系统中本地和远地时间信号同步方案的原理,并完成了实验室内50 km光纤链路的验证实验,时间同步精度为1.6 ps。在110 km的商用光纤链路上完成了时间信号的同步实验,理论计算的时间同步精度为30.0 ps,对时间信号的误差来源进行了理论分析。
