基于半开放腔的可调谐多波长随机光纤激光器研究
摘要：提出了一种具有可调谐特性的半开放腔多波长随机光纤激光器，利用单模光纤和环形结构组成半开放腔结构，通过改变布里渊抽运激光波长实现输出随机激光的可调谐特性。结果表明，当布里渊抽运波长为1550.01 nm时，该激光器最多可以实现4个波长的随机激光输出，且可以通过控制掺铒光纤放大器的输出功率来精确控制输出随机激光波长数目，其一阶至四阶斯托克斯光的阈值功率分别为12、31.6、73、610 mW。其中，一阶斯托克斯光的斜率效率可达12.5%。固定掺铒光纤放大器的输出功率为631 mW 时，随着随机分布反馈光纤长度的增加，随机激光输出功率成指数下降。该激光器的输出波长可在1528～1580 nm 的波长范围内调谐。此外，半开放腔的结构设计有效地消除了输出光谱中奇数和偶数阶斯托克斯光的峰值功率差异。高功率单频LBO 腔内倍频461 nm 钛宝石激光器
摘要：利用全固态单频绿光激光器作为抽运源抽运钛宝石晶体，采用六镜环形谐振腔结构。在谐振腔内插入I类临界相位匹配的LBO 晶体进行腔内倍频，TGG 晶体和宽带半波片（HWP）组成的光学单向器保证单频运转。加入三片厚度分别为1、2、4 mm 的双折射滤波片组合和一片0.25 mm 的控温标准具片作为调谐元件，实现了高功率单频可调谐461 nm 蓝光钛宝石激光器。在14 W 的抽运功率下，选取LBO 倍频晶体的最佳长度为7.3 mm 时，获得了最大功率为1.02 W 的单频可调谐蓝光输出，中心波长为460.86 nm，3 h 内其长期稳定性优于±1.3%，光束质量得到了明显的改善，其M2因子优于1.59，蓝光最大调谐范围为20 nm。布儒斯特角结构16.8 W 半导体抽运铷蒸气激光器
摘要：为了获得高效半导体抽运碱金属蒸气激光器，采用布儒斯特角结构的增益池，有效地提高了激光的单程透射率，p偏振的激光单程透射率达到97%。采用长度为1 cm 的增益池，其内填充碱金属铷蒸气作为增益介质和压强为79.99 kPa的甲烷作为缓冲气体。采用中心波长为780 nm，线宽为0.1 nm，功率为48 W 连续输出的半导体激光器作为抽运源。为了降低增益池内的热效应，采用斩波器将抽运光转化成脉冲形式输出，脉冲宽度为1.85 ms，重复频率为15 Hz，占空比2.77%。采用12 cm 的平凹谐振腔，利用输出耦合率分别为41%、58%、76%的输出镜进行了优化实验。在增益池温度为160 ℃时，采用输出耦合率为76%的输出镜，获得了峰值功率最高为16.8 W 的中心波长为795 nm 的铷激光输出，光-光转换效率为35%，斜率效率为44.2%。大模场面积光子晶体光纤全正色散自相似锁模激光器
摘要：通过数值模拟和实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤的高功率全正色散自相似锁模激光器。激光器采用长为1.9 m 的掺镱双包层大模场面积光子晶体光纤作为增益介质，腔内没有引入色散图，整个激光器工作在全正色散域。激光器采用环形腔结构，利用非线性偏振旋转锁模和一个窄带高斯滤波器实现了稳定的自相似锁模运转。实验最终获得了直接输出平均功率为5 W，重复频率为72 MHz，单脉冲能量超过69 nJ，脉冲宽度为1.699 ps的自相似锁模脉冲输出，经过腔外1200 line/mm 的透射光栅对压缩后脉宽为84 fs。激光器可以实现自启动锁模，光束质量因子M2为1.41。FeSiB 非晶薄带激光焊焊缝成形及接头力学性能
摘要：采用微脉冲激光技术实现了厚度约为25 μm FeSiB 非晶薄带的搭接，研究了脉冲功率P、脉冲宽度T、脉冲频率F 等主要工艺参数对焊缝成形的影响，分析了接头力学性能的变化规律。研究结果表明，当P 与T 搭配恰当时（P为4.8～7.2 W、T 为1.5～1.9 ms、对应脉冲能量E 为0.9～1.2 J）才可以获得焊缝成形良好、力学性能优异的焊接接头。随着T 的增加，热影响区和焊缝区显微硬度逐渐降低，而随着P 的增加，显微硬度先增大后减小；接头抗拉强度随着T 和P 的增大呈先增大后减小的趋势变化。当P=7.2 W、T=1.7 ms、F=1.5 Hz时，热影响区和焊缝区平均硬度值最高，约为1300 Hv和1000 Hv，抗拉强度可达363 MPa。双面激光喷丸条件下冲击前进方向对AM50 镁合金试样残余应力场的影响
摘要：激光喷丸扫描路径前进方向对金属板料大面积激光喷丸效果有着直接的影响。通过ABAQUAS 有限元软件建立拉伸试样残余应力三维分析模型，研究了激光喷丸扫描路径前进方向对AM50 镁合金拉伸试样残余应力场的影响，以及双面同时冲击与双面间隔冲击之间的差异。结果表明，激光喷丸前进方向对残余应力均匀和一致性有决定性影响，并且双面激光同时冲击较双面激光间隔冲击有更好的效果。10CrSiNiCu 船用高强钢光纤激光焊接接头组织和性能
摘要：为了促进船用高强钢结构激光焊接技术发展，利用光纤激光对8 mm 厚的10CrSiNiCu钢板进行了填丝对接焊接。分析了焊接接头的微观组织形貌与硬度、拉伸、弯曲和冲击等力学性能，研究了焊接热输入对接头组织与性能的影响。结果表明，10CrSiNiCu 钢激光焊焊缝区组织主要为马氏体＋铁素体＋贝氏体；热影响区粗晶区组织主要为块状铁素体＋粒状贝氏体＋马氏体。焊接接头硬度分布不均匀，焊缝区硬度最高，热影响区次之。当焊接线能量从5.00 kJ/cm 降至3.64 kJ/cm 时焊缝区硬度从346 HV 增加至396 HV。接头拉伸试样均断裂在母材。3 倍板厚压头作用下焊接试样可正向弯曲约113°，比母材降低近60°。熔合线和焊缝区的低温（-40 ℃）冲击功随着焊接热输入的增加而先增加后减小，在E=4.20 kJ/cm 时熔合线和焊缝区的冲击功最高，分别达到95 J和101 J，冲击试样断口均呈韧性断裂特征。利用纳秒激光提高铜表面吸光率的研究
摘要：利用纳秒脉冲激光对铜表面进行打黑处理，并使用分光光度计、光学表面轮廓仪、扫描电子显微镜（SEM）等对试样进行反射率、粗糙程度的测量以及微观结构的观察。选用单向填充式扫描方式研究了不同扫描间距对打黑效果的影响，发现在不同扫描间距条件下，打黑后会形成不同的微观结构（光栅状、近似光栅状、珊瑚状等），且减小扫描间距可以显著增加吸光率。其中，当扫描间距为10 μm 时，打黑后的样品在200～760 nm 波段的吸光率可达97%以上，在760～1110 nm 波段达到90%以上，而在1110～2500 nm 波段也保持在85%以上。此外，研究了二次填充对打黑效果的影响，发现打黑后样品的吸光率也较第一次打黑有一定提高，且不同填充方向的二次打黑所造成的吸光率的差异随着扫描间距的减小而逐渐减小。超声波辅助飞秒激光加工光纤材料的工艺探索
摘要：为了研究超声振动对飞秒激光微加工的影响，设计超声辅助装置，进行石英光纤材料的微结构加工试验。探讨不同功率的超声振动对材料加工表面质量及孔深的影响，明确超声辅助飞秒激光加工的作用机理。引入超声振动后，光纤侧面烧蚀的矩形槽壁面更为平整，残留碎屑明显减少，槽或孔的深度有所增加；在超声功率为30w时，孔的锥度由7．34°减小到4．17°。结果表明，超声振动能有效改善材料加工表面质量，增加加工孔的深度，提高飞秒激光的加工效率，证明超声振动对飞秒激光加工具有明显的改善作用。激光熔覆Cr3Si/γ 多相涂层耐蚀性和耐磨性研究
摘要：以高纯Cr、Ni、Si粉末为原料，采用激光熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti表面原位合成制备金属硅化物涂层，分析涂层微观组织结构并测量其显微硬度。采用阳极极化方法评价涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学耐蚀性。在室温滑动干磨条件下评价其耐磨性，以失重表征耐磨性。利用光学显微镜（OM），扫描电子显微镜（SEM）等手段从显微角度研究涂层的失效行为。结果表明，涂层具有致密的微观多相结构，以Cr3Si二元金属硅化物为硬质增强相，以Ni基固溶体γ相为塑性增韧基体相。涂层表现出更高的显微硬度。在3.5% NaCl溶液中涂层形成抗点蚀性能优异的钝化膜，使其具有优异的电化学耐蚀性能。在室温滑动干磨条件下涂层拥有更小的失重以及更稳定的摩擦系数，能够与对磨副GCr15发生更少的粘着，从而表现出优异的耐磨性。SLM 成形钴铬合金试件硬度变化规律及其预测模型
摘要：钴铬合金是常用的口腔修复体材料，采用选择性激光熔融（SLM）技术成形钴铬合金，研究其硬度变化规律对人工义齿在咀嚼过程中的摩擦磨损分析具有重要意义。探讨工艺参数对钴铬合金SLM 成形件硬度的影响规律，并建立维氏硬度预测模型。实验结果表明，SLM 成形过程中，激光功率对钴铬合金试件维氏硬度的影响最显著，扫描速度次之，扫描间距最小。沿建造方向，晶粒呈柱状排列，生长方向一致，晶粒之间有明显的层状堆叠；沿垂直于建造方向，晶粒呈网格状且排列均匀紧密。随着激光能量密度增大，晶粒尺寸逐渐变大，成形件强度和硬度提高，微观纹理致密且孔洞缺陷明显减少。根据实验数据，建立了维氏硬度预测模型并验证了其有效性。镁/钛激光熔钎焊界面微观结构与元素热力学行为分析
摘要：镁/钛（Mg/Ti）异种金属既不反应也不互溶的特性制约着两者之间的冶金结合和可靠连接。为解决这一问题并拓宽Mg、Ti的应用，采用富铝镁基焊丝对Mg/Ti实施激光填丝搭接焊，实现了Mg/Ti之间的连接。在此基础上，利用扫描电镜对界面进行观察分析，并利用Miedema二元热力学模型和Toop三元热力学模型对调控元素Al在界面处的扩散及连接机理进行研究。结果表明，在焊丝中调控元素Al的参与下，Mg/Ti界面处形成超薄的反应层，元素线扫描结果显示Al在靠近Ti一侧界面处富集，实现了界面的冶金结合。热力学计算结果显示，在界面处Al-Ti化合物具有更大的析出驱动力，而且Al在富Ti一侧的化学势较低，且Al的界面偏聚导致Al的化学势进一步下降，表明Al的扩散方式为上坡扩散。一株缬氨酸产生菌的激光诱变育种
摘要：为提高缬氨酸产量，以一株产L-valine的黄色短杆菌（Brevibacterium flavum） BFS为出发菌株，通过He-Ne激光诱变育种，分别设置不同的诱变强度和时间，确定最佳诱变条件为照射功率15 mW、照射时间20 min。对发生正突变的菌株进行L-valine 耐受性筛选，得到的突变菌株产酸量提高了25.50%，并且该菌株可稳定遗传至少10 代。激光诱变是一种安全有效的微生物育种技术，低剂量激光辐射更有利于菌株诱变效果的改善。基于空芯光子晶体光纤气体参考腔的高灵敏度氨气检测
摘要：采用石英增强光声光谱检测系统，并引入空芯光子晶体光纤作为气体参考气室，实现对痕量氨气的高灵敏度检测。参考气室采用长5 m 的空芯光子晶体光纤，两端熔接单模光纤，内部填充标准氨气。通过分析空芯光子晶体光纤的模态干涉，获得低干涉噪声的透射谱。气体填充过程中，控制填充压强与时间，提高谱线分辨率，完成分布反馈式（DFB）激光器波长的精确锁定，提高检测精度。测量参考气体腔内氨气吸收谱线线宽，并与高分辨率光谱谱线（HITRAN）数据库数据对比验证实验结果。采用光声光谱检测系统，优化调制参数，获得氨气噪声等效浓度（即指体积分数）为6.74×10-6（3σ）。光纤通信系统中帯通滤光膜的研制
摘要：光纤作为光信号传输媒介，其具有传输速率高、信息量大等优点，因而在通信领域得到了广泛应用。在此背景下，为满足光纤通信系统的使用要求，对该系统中的帯通滤光膜进行研制。选用Ta2O5和SiO2作为镀膜材料，设计了含有5个谐振腔的带通滤光膜，分析并解决了耦合层膜厚监控的问题。制备的帯通滤光膜在1479～1504 nm 处插入损耗小于0.3 dB，1260～1450 nm 与1530～1620 nm 处透射隔离度分别大于39 dB和31 dB，满足该系统使用要求。DFB 光纤激光水听器预应力理论与实验研究
摘要：为了研究预应力对分布反馈式（DFB）光纤激光水听器水声探测性能的影响，建立了双膜片结构DFB 光纤激光水听器声压灵敏度与预应力关系的理论模型，运用有限元软件ANSYS 仿真分析了水听器动态性能与预应力的关系，加工制作了不同预应力作用下的DFB 光纤激光水听器原型样品，并在消声水池对其进行了实验研究。实验结果表明，随着预应力的增加，DFB 光纤激光水听器的频率响应趋向平坦，当预应力引起的水听器出光波长变化量增大到400 pm 时，水听器在2.5～10 kHz频率范围内的声压灵敏度为136.8 dB±0.3 dB，而预应力继续增大时，水听器的频率响应曲线变化非常小，这与理论分析和仿真结果都吻合较好。采用级联方式在230 km 光纤链路中同时实现频率传递和时间同步
摘要：基于波分复用技术，通过级联方式在230 km 光纤链路中实现了频率和时间的同传。该级联系统包含了150 km 和80 km 两级链路系统，其中为了补偿150 km 光纤链路中的损耗，在链路中间放置了一个双向掺铒光纤放大器。当每一级传递系统通过光学补偿方式达到稳定后，整个级联系统的频率稳定度为3.1×10-14（平均时间1 s时）和6.3×10-18（平均时间104 s时），时间稳定度为3.5 ps（平均时间102～104 s时）。实验结果也证明，不管是对频率信号还是时间信号，都满足误差理论，整个系统的稳定度几乎等于两级链路稳定度的标准偏差。同时通过两级系统的校准，最后得到整个级联系统的时间同步准确度为90 ps。石墨烯/双金属纳米颗粒基底的制备及实验研究
摘要：提出了一种用化学气相沉积法（CVD）直接在贵金属表面生长石墨烯，得到石墨烯覆盖金属纳米颗粒的表面增强拉曼基底的方法，并对得到的基底进行了形貌表征、拉曼光谱表征和探针分子表征，从而分析讨论了基底结构的稳定性和增强因子。实验结果表明：制备得到的基底均匀，稳定性好，并且增强因子能够达到107。主要是石墨烯在拉曼基底中起到了保护贵金属而不被氧化的作用，并且能够有效抑制荧光，其化学增强对增强因子也有贡献。
