基于预畸变和光锁相的线性扫频激光源生成
摘要：线性扫频激光源在高分辨率、高精度、大动态范围的激光测量和光纤传感领域有着广泛的应用。然而，扫频非线性及激光相位噪声限制了测量系统的分辨率、精度和动态范围。分析了分布反馈式（DFB）半导体激光扫频中的非线性及激光相位噪声产生的机制，提出基于预畸变和光锁相的激光扫频非线性校正和激光相位噪声抑制方法，实现了扫频范围为50GHz，均方根频率误差小于263kHz的激光扫频信号。实验测试表明该扫频激光源的线性度和相干性得到了有效增强。高效短脉冲宽带倍频绿光实现方法
摘要：针对纳秒量级调Q宽频带光纤激光器，分别模拟了利用光栅角色散补偿（AsD），棱镜ASD以及晶体级联方法对倍频效率的影响。采用LBO晶体I类相位匹配，通过数值求解高斯光束三波耦合方程，得到了入射基频光线宽、聚焦光斑位置、聚焦光斑大小以及晶体长度对倍频转换效率的影响，并对晶体参数进行优化。计算结果显示：直接倍频时，对于5nm宽频带激光，倍频效率只有17％；采用光栅角色散补偿可以在大光谱范围内倍频效率达到70％以上；棱镜提供的补偿较小，但也能使倍频效率提高50％；三块晶体级联可以使倍频效率提高130％。利用调Q的谐振腔直接输出超连续谱
摘要：采用在谐振腔内加入非线性介质的方法，制作了由谐振腔直接产生超连续谱输出的全光纤结构激光器。解决了传统超连续谱激光器光源需要高功率和多级放大结构的问题。利用声光调制器作为调Q介质，在调制不稳定性效应的影响下使脉冲分裂，利用谐振腔直接输出的结构获得了平均功率为102mW的超连续谱输出，光谱范围为440～1700nm，10dB带宽为500nm，光一光转换效率为5％。分形超晶格非线性光子晶体中的准相位匹配和切伦科夫辐射谐频
摘要：采用外加高压脉冲电场的方法制备了二维谢尔宾斯基分形超品格结构铌酸锂（LiNbO3）非线性光子晶体，对晶体中的准相位匹配和切伦科夫辐射谐频等光学特性进行了实验和理论研究。理论推导出了晶体中的准相位匹配倍频与不同阶次的倒易矢量间的对应关系，与实验结果吻合。对于同一个倒易矢量，可以实现两种波长的准相位匹配倍频。同时，实现了近红外波段的共线和非共线三倍频输出。理论计算出不同波长下的切伦科夫辐射倍频和三倍频的辐射角，与实验测量结果相吻合。在特定波长下，切伦科夫辐射谐频光环的辐射角存在最小值。同一个波长下，切伦科夫辐射三倍频的辐射角总是大于倍频的辐射角。连续点式锻压激光快速成形TA15钛合金热处理组织与性能
摘要：采用连续点式锻压激光快速成形技术制备了TA15合金厚壁件，研究了不同退火温度对连续点式锻压激光快速成形TA15合金的显微组织以及室温拉伸力学性能的影响。分析了连续点式锻压塑性变形区大小及所制备TA15合金显微组织的形成机理，解释了退火过程中TA15合金层片组织转变为等轴组织的原因。实验结果表明，随着退火温度的升高，TA15合金退火组织等轴α晶粒体积分数越高，且晶粒尺寸越大，同时退火TA15合金强度降低、塑性升高。Si、Al添加对MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响
摘要：为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性，在Q235钢表面激光熔覆制备了MoFecrTiwsi；Aly（x=O或1且），=0或1）高熵合金（HEA）涂层，采用x射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和磨损试验机研究了si、Al对涂层的组织、相结构、耐磨性及高温抗氧化性能的影响。结果表明，激光熔覆MoFeCrTiWSi，A1,高熵合金涂层的主体相均为BCC相，si、Al的添加均使BCC相的晶格常数减小。当x=0，y=1时，涂层由单一的BCC相组成，组织为细小的树枝晶，但耐磨性较低；当z=1且y=0或1时，涂层中出现少量的金属间化合物，提高了涂层的耐磨性。MoFecrTiwskAl，系高熵合金涂层在8000C时的高温抗氧化性能较高，添加si、Al可进一步提高涂层的高温抗氧化性。选区激光熔化不同层厚镍的热特性与机械性能
摘要：为解决商用选区激光熔化设备制作散热器生产效率低的问题并使之保持良好的散热特性与机械性能，采用纯M粉末进行不同层厚选区激光熔化成形获得了高效制作、性能良好的样品。从致密度、金相显微组织、热特性、机械性能等方面展开研究，一定范围内增加层厚能够提高成形效率并且保证成形样品的热特性与机械性能。超过激光可烧结的层厚阈值时，烧结轨迹为球化线。在可烧结层厚范围内，改变工艺参数能使成形体均接近完全致密。层厚由20斗m增加至40μm，初始枝晶间距由305nm增至639am。热导率由20μm时的99．28W／K·m降低至40μm成形时的92．48w／K·m25℃。100℃时，40μm层厚成形体热膨胀系数由11．02×10～m／（m·℃）升至12．9×10～m／（m·℃），低于对应温度区间内20μm层厚成形体热膨胀系数由11．42×10-6m／（m·℃）升至13．4×10-6m／（m·℃）。20μm层厚与40μm层厚成形试样的拉伸强度均远高于国标锻压件。应用选区激光熔化技术成形散热器，采用40μm层厚成形的生产效率比20μm层厚成形提高34．6％。纳秒激光对铝合金和不锈钢的烧蚀特性研究
摘要：针对激光驱动惯性约束聚变（LICF）装置中靶室常用的几种铝合金和不锈钢材料，采用波长为1064nm、脉宽为8ns的基频激光进行烧蚀实验，研究了不同激光能量密度下其质量损失同辐照激光脉冲数的关系，测试了烧蚀深度随激光能量密度增长的关系。研究表明，铝合金在激光能量密度大于1．0J／cm2时有明显烧蚀，激光通量为1．2～5．2J／cm2时，质量烧蚀速率增长缓慢，平均质量烧蚀速率为2．31±0．89μg／cm2／shot。铝合金的烧蚀深度随激光能量密度增加而增加，不锈钢的烧蚀深度先增加而后呈下降趋势；铝合金的烧蚀深度明显高于不锈钢的烧蚀深度。基于材料对激光的吸收率明显的不同，分析了其烧蚀机理。该研究对LICF靶室材料的选取及金属的激光打孔、切割等加工有一定的参考意义。钨粉粒度和形状对选区激光熔化W—xCu成形与显微组织的影响
摘要：为获得高精度、高致密度w—Cu复合材料零部件，试验选用了两种不同形状、粒度的w粉与同种cu粉按照不同质量比混合进行选区激光熔化（SLM）。研究了试样的尺寸精度、表面形貌与显微组织。采用D50=5μm、形状不规则w粉的W—Cu混合粉末，铺粉过程不均匀，烧结中飞溅严重，随着w的质量分数从60％增加至75％，成形试样高度方向收缩量从70μm增加至220μm，长度、宽度方向膨胀量分别从50μm增长至150μm、从70μm增长至150μm，成形试样表面从较多黏着物演变为球化明显，金相中存在气孔，w相发生团聚。采用D50=20μm、形状规则W粉的w—Cu混合粉末，铺粉过程均匀，烧结中无明显飞溅，随着w的质量分数从60％增加至75％，成形试样高度方向收缩量从20μm增加至60μm，宽度、长度方向膨胀量从20μm增长至50μm，成形试样表面从平整向熔道断续发展，w相发生颗粒重排。D50=20μm、形状规则的w粉更适宜选区激光熔化制作w～Cu复合材料。激光喷丸IN718镍基合金残余应力高温松弛及晶粒演变特征
摘要：为研究激光喷丸镍基合金残余应力的高温松弛行为，首先对IN718合金进行单次激光喷丸强化，随后，对喷丸后试样进行高温保持，对比分析了不同保温温度和不同保温时间下残余应力值、半峰宽值（FWHM）变化及晶粒演变特征。结果表明，激光喷丸后，喷丸区域呈残余压应力状态，FWHM值升高，近表层材料晶粒明显细化；高温保持过程中试样的残余应力松弛量与保温温度和保温时间呈正相关。应力松弛速率在保温初期较大，随后逐渐减小。保温温度为800℃，保温时间为300min时，残余应力松弛量最大，松弛幅度达82．14％。保温温度一定时，材料表面FWHM值下降幅度随保温时间的增大而增大，600℃保温温度下，FWHM值变化不明显。600℃保温300min后材料的晶粒尺寸仍较小，晶粒细化效应仍然显著，而800℃保温下晶粒长大迅速，保温300min后材料的晶粒细化效应基本消失。基于可调谐脉冲激发的血糖浓度光声无损检测研究
摘要：利用光声技术对血糖浓度无损检测进行了初探，搭建了一套可调谐脉冲激光器激发、聚焦超声探测的光声无损血糖检测系统，采用前向探测模式、前置预放大、GPIB—USB总线传输和LabVIEW软件开发平台，实现了葡萄糖水溶液的光声信号实时采集。实验得到了质量浓度为0～300mg／dL的葡萄糖水溶液的实时光声信号，并在1300～2300nm近红外波段内对不同浓度的葡萄糖溶液进行波长间隔10nm的连续扫描激发，得到不同浓度在不同激发波长下的光声峰峰值。利用差分和一阶导数谱方式得到葡萄糖特征吸收波长，对优选的多个特征波长利用最小二乘拟合算法建立了浓度和光声峰峰值数学校正模型，并对多个特征波长下建立的校正模型进行浓度反演对比，以预测均方根误差最小为标准，筛选出两个浓度预测结果相对较好的特征波长。手持式牙齿在体谱域光学相干层析成像系统研究
摘要：光学相干层析（0cT）是一种高分辨率、高灵敏度、无损伤的断层深度探测方法。搭建了一台手持式谱域光学相干层析（SDOCT）系统，对人体牙齿组织进行成像。介绍了手持式OCT探头设计。该手持式探头利用扫描振镜进行横向扫描，结构简单且十分紧凑，可以稳定地检测活体组织。利用该系统分别对离体牙齿和活体牙齿进行成像。通过实验结果可以清晰地看到活体牙齿的牙釉质、牙本质和釉质本质界面等组织，实现了高分辨率的断层成像。基于掺杂粉末直拉棒工艺掺镱光子晶体光纤激光特性
摘要：采用掺杂粉末直拉棒工艺制备了一种小芯径的掺镱光子晶体光纤。以此光纤为增益介质，抽运波长为976nm，实现了波长为1045nm激光连续输出。并研究了抽运功率与光纤长度对激光性能的影响。受限于光纤的小芯径尺寸，该光纤激光器系统激光输出功率最大仅为0．42w，激光斜率效率仅为33％。实验结果表明，利用掺杂石英粉末直拉棒工艺制备的掺镱光子晶体光纤有望应用于高功率光纤激光器的研制。基于GA—QPSO混合算法的Brillouin散射谱特征提取方法
摘要：提出了一种将遗传算法（GA）和量子粒子群（QPSO）算法相结合的新优化算法，该算法通过运用GA中的交叉和变异算子操作来优化QPSO算法，提高QPSO的全局搜索能力，克服其易陷入局部极值的缺点。将其应用到Pseudo—Voigt型布里渊散射谱特征提取，对不同权重比、不同线宽和不同信噪比下的布里渊散射谱进行了参数估计和分析，通过采集不同温度时的布里渊散射谱实验数据，利用GA—QPSO算法对实验数据进行处理。实验结果表明，利用GA—QPSO算法可以提高布里渊散射谱的频移提取精度，当温度为25℃时，频移拟合误差最大为2．18MHz，且随着温度的升高，平均拟合误差逐渐减小，在80℃时的频移拟合误差最大为0．065MHz。因此，将该算法用于布里渊散射温度和应变传感系统，在提高空间分辨率、检测精度等方面具有很好的应用前景。基于单光子探测的光传输时间实时测量方法
摘要：在单光子探测峰值扫描测量法的基础上，设计了峰值时延跟踪系统。通过扫描前一次峰值位置附近的时间范围，统计比较出各测量点计数率的最大值，实时获得新的峰值位置，从而实现了温度剧烈变化环境下125km光纤链路上的峰值实时跟踪实验。针对扫描步长大带来的精度受限问题，在峰值判定时引入多项式拟合方法，提高了系统的准确度。通过设计单双程实时测量比对实验，证明了通过峰值时延跟踪系统测得的光脉冲传输时间的准确度优于雪崩光电二极管直接测量法所得结果。基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤光栅脉搏波解调方法
摘要：提出了一种用于智能服装中脉搏检测的光纤布拉格光栅（FBG）波长解调方法。基于光子晶体光纤（PCF）制作了一种基于模间干涉的在线马赫-曾德尔干涉仪（In-line MZI），将其作为边沿滤波器应用到FBG波长解调系统中，其温度灵敏度不超过3．5pm／℃（25℃～60℃范围内）。实验结果表明，本解调系统能够实现2nm范围内的线性解调，波长灵敏度为0．055nm-1，波长分辨率可达2．2pm，对FBG脉搏信号的解调结果与SM130波长解调仪的解调结果相一致。基于二维标量衍射的液晶光束偏转性能仿真
摘要：液晶空间光调制器（LCSLM）可用于光束偏转，针对一维衍射解析理论分析液晶光束偏转时仅能考虑衍射效率的问题，严格分析二维标量衍射数值方法的采样要求和算法实现，对液晶器件的相位调制级数和非线性进行建模，计算圆形光斑经过液晶器件和聚焦透镜后的光斑空间分布。仿真分析各种条件下液晶器件的衍射效率和偏转精度，得出不同偏转角度时相位调制级数与偏转精度和衍射效率的关系，为液晶器件的选择提供了依据。利用BNS256×256向列液晶构建光束偏转实验，同时也根据实验参数仿真分析不同偏转角度对应的偏转精度和衍射效率，实验结果与仿真基本吻合，表明二维标量衍射分析可用于液晶偏转器件的工程性能评估。亚波长多台阶结构大角度激光分束器设计
摘要：分束角度是衍射型激光分束器件重要性能指标之一。目前对大角度衍射分束元件的研究局限于Dammann光栅，Dammann光栅依靠周期内相位突变点对入射光波进行调制，其分束均匀性对突变点精度非常敏感，现有加工技术无法满足设计精度的要求。针对这一问题，提出利用亚波长多台阶结构来实现大角度的激光分束，给出了一个1×16，入射光波长1．55μm，衍射角29。的16台阶亚波长分束光栅设计实例。设计时利用标量理论获得一个多台阶结构作为初值，经严格耦合波理论结合遗传算法进行矢量优化后衍射效率达到89％，均匀性误差为4．53％。结果表明，亚波长多台阶结构能够实现大角度、高衍射效率以及高均匀性的激光分束。
