中国激光杂志

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中国激光杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

Chinese Journal of Lasers

  • 31-1339/TN 国内刊号
  • 0258-7025 国际刊号
  • 1.54 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
中国激光是中国光学学会;中国科学院上海光学精密机械研究所主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1974年创刊,目前已被CA 化学文摘(美)、北大期刊(中国人文社会科学期刊)等知名数据库收录,是中国科学院主管的国家重点学术期刊之一。中国激光在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:激光制造、简讯

中国激光 2016年第05期杂志 文档列表

中国激光杂志激光器与激光光学
大功率低阈值半导体激光器研究1-6

摘要:针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾,设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器,该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺,制备了980nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下,4mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5mA,垂直发散角为15.6°,注入电流为25A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明:所设计的半导体激光器在有效地拓展光场,实现大光腔结构的同时,保证了激光器具有较低的阈值电流。

LD抽运主振荡功率放大结构4.1kW全光纤激光器7-11

摘要:利用半导体激光器(LD)抽运大模场增益光纤实现了输出功率大于4kW的主振荡功率放大结构全光纤激光器。实验研究了增益光纤纤芯直径和抽运波长不同情况下激光器的受激拉曼散射(SRS)和横向模式不稳定(TMI)特性。为了抑制SRS,选择纤芯为30μm的大模场掺镱光纤作为增益介质;为了抑制光纤放大器中的TMI,利用增益光纤吸收系数较低波段对应的915nm LD作为抽运源,将增益光纤弯曲半径降低到10cm以提高高阶模的损耗。在种子功率为100 W、最高注入抽运功率为5.3kW时获得了4.1kW的功率输出,光束质量M^2为2.2,输出激光中无SRS和TMI现象。

一种放电引发非链式氟化氘脉冲激光器研究12-17

摘要:设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘(DF)脉冲激光器,引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路,形成39.5kV、100ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离,在电极间距为30mm激活区形成均匀辉光放电,注入能量密度达190J/L。激光谐振腔选用平平腔结构,激光工作气体采用SF6和D2,其气体配比优化为10:3,此时获得最大能量输出为877mJ,电光转换效率为1.9%,脉宽约200ns,光斑为30mm×9mm。

种子光线宽影响端面抽运碱金属蒸气放大器的输出特性18-24

摘要:半导体激光器抽运碱金属激光器(DPAL)是近年来发展迅速的新型激光光源。DPAL的主振荡功率放大(MOPA)系统是实现DPAL高功率化的最理想工程手段之一。相对于传统激光器,DPAL的吸收和发射线宽非常窄,因此种子光的线宽是影响DPAL-MOPA输出特性的重要参数之一。建立端面抽运DPAL-MOPA系统的微观动力学理论模型,在计算步骤中考虑了种子光线宽与发射截面的波谱分布,详细计算和分析了种子光线宽对DPAL-MOPA系统的输出功率、输出线宽、提取效率、增益系数和抽运吸收等特性的影响,有助于将来定标放大高功率DPAL系统的构建。

量子保密通信用增益开关半导体脉冲激光器25-30

摘要:近30年来,量子信息科技是令人激动的研究领域之一。其中,量子保密通信技术,已逐渐开始从实验研究迈向工程应用,有望率先实现商用化发展。面向量子保密通信系统的全面普及和推广,基于半导体激光器的增益开关效应和商品电子学芯片,设计和实现了皮秒脉冲激光器模块。其特点包括:工作波长位于光纤量子信道的低损窗口,即1.5μm波段;输出光频的波动小于20 MHz;光脉冲的时域宽度为10个皮秒量级;输出光脉冲间不具有确定的相位关系。进一步地,结合“弱相干”单光子源在量子保密通信技术中的应用,对上述特点进行检验和讨论。

中国激光杂志激光加工与应用
单晶高温合金V槽的激光修复工艺研究31-37

摘要:研究了单晶高温合金的修复工艺对枝晶生长的影响,分析了不同底角V形槽对激光修复枝晶生长的影响。通过在DD5试样上进行激光熔覆来确定合适的工艺参数,发现减小热输入有利于扩大定向枝晶区域。DD5的搭接实验结果表明30%的搭接率有利于减小搭接区域的杂晶。选用合适的工艺参数对DD6试样的不同底角V槽进行修复。结果表明,V形槽底角在60°-120°的范围内变化时,底部枝晶生长方向变化不大,但侧壁附近杂晶会随着熔池温度的梯度方向与最优生长方向夹角的增大而减小。当V槽底角为120°时,侧壁区域不产生杂晶。

基于铜合金中间层的钛合金与不锈钢激光-电弧复合热源焊接研究38-44

摘要:运用激光-电弧复合热源焊接方法,通过添加Cu-Zn中间层实现了TC4钛合金与304不锈钢的良好焊接,并对搭接接头横截面形貌、微观组织、相成分、力学性能及断裂位置进行了分析。结果表明,钛合金与不锈钢复合焊接接头过渡区组织成分主要包括Ti-Cu金属间化合物、铜基固溶体及Fe-Cu共析混合物。随着激光功率的增加,在钛-铜界面一侧,生成的Ti-Cu金属间化合物厚度逐渐增大,对接头性能产生不良影响,激光功率较大时断裂发生在钛-铜界面处。在铜-不锈钢界面一侧,Cu和Fe元素互扩散的深度和密度随激光功率的增大逐渐增加,有利于提高接头性能,激光功率较小时断裂发生在铜-不锈钢界面处。实现钛合金与不锈钢的良好焊接的关键在于Ti-Cu金属间化合物与Fe-Cu共析混合物的协调控制。

冲击波在膜基结构材料中传输的研究45-52

摘要:将Abaqus模拟与实验相结合,研究了激光诱导冲击波在膜基结构材料中的传输及其对膜层-基体结合强度的影响。建立不同声阻抗匹配模式的膜基结构模型,改变膜层厚度,分别进行模拟和实验。分析不同时刻深度方向的应力分布,膜层脱落的凸起形貌,不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现:当膜层声阻抗小于基体时,膜层表面覆盖合适的约束层,可以避免膜层-基体界面处形成拉应力,两者结合强度不会减弱,材料表面性能得到强化;当膜层声阻抗大于基体时,应根据加工要求,决定是否可以进行激光冲击;当拉应力不可避免时,膜层厚度需慎重选择,既要考虑材料表面的强化效果,也要减小界面处拉应力强度。

激光透射点焊车用材料PMMA的工艺优化53-62

摘要:针对聚合物在汽车轻量化应用中引发的连接需求,采用Nd:YAG脉冲激光器对车用材料聚甲基丙烯酸酯(PMMA)进行激光透射点焊实验研究。利用响应曲面法建立工艺参数与最大拉力和熔池直径的数学模型,并进行实验设计优化与分析。分析了作用时间、离焦量、峰值电压、脉冲频率对连接性能和熔池直径的影响,并采用两种优化准则进行优化分析。结果表明,峰值电压和脉冲频率是通过控制激光功率来影响连接性能,且后者对激光透射点焊连接性能影响较大;当激光功率较大时,能量密度较为集中,增加激光作用时间易造成材料烧蚀甚至穿透。工艺优化过程中,预测值与实验值相对误差保持在8%以内,优化的预测结果与验证实验的结果较为吻合,对提高连接质量和降低生产成本有很好的指导意义。

稳态磁场辅助激光熔注制备梯度涂层63-70

摘要:利用稳态磁场辅助激光熔注,在316L不锈钢基体上成功制备了碳化钨(WC)颗粒分布可调的WC/316L金属基梯度复合材料涂层。讨论了激光熔注时稳态磁场对复合材料涂层中硬质颗粒的分布和组织的影响。研究结果表明,稳态磁场可以抑制熔池流动,降低颗粒在熔池中受到的拖曳力,且随着磁场强度的增大,WC颗粒集中分布在复合材料表层的趋势增大;稳态磁场未改变复合材料层表面的物相种类,但表面的W相含量明显增多,且可使复合材料层表面的共晶组织数量增多、尺寸变大。

纯钨单层铺粉激光选区熔化/凝固行为71-77

摘要:为了满足纯钨块体激光选区熔化致密成型的要求,开展了纯钨基板/粉体单层激光熔化/凝固实验,探索了参数窗口,观察了熔滴球化现象,并运用熔滴铺展/凝固竞争模型解释了球化机制。纯钨熔滴具有较高的粘度和表面张力,铺展过程较慢,且钨的热导率和熔点较高,凝固过程十分迅速,熔滴来不及完成铺展而具有快速凝固球化的倾向。增强基板/粉体对激光的吸收有助于提高熔滴峰值温度并延长凝固时间,从而减弱球化倾向。脉冲激光作用下,相对于扫描速度,调整激光作用时间更加合理。当激光作用时间为300μs时,由于平衡的熔滴体积和温度梯度,可以形成较为良好的熔化轨迹。

激光选区熔化成形高强Al-Cu-Mg合金研究78-84

摘要:利用激光选区熔化(SLM)技术制备了Al-Cu-Mg合金。研究了激光线能量密度对SLM成形试样致密度的影响。在近乎全致密试样的基础上,研究了SLM成形Al-Cu-Mg合金试样的显微组织和力学性能。通过热处理工艺提高了试样的力学性能。研究表明,激光线能量密度为2.4kJ/m时,成形试样的致密度最高,达到99.8%,近乎全致密。成形试样显微组织由极其细小的过饱和胞晶构成。在细晶强化和固溶强化作用下,成形试样的抗拉强度为401 MPa,屈服强度为252 MPa,延伸率为6.5%;T4热处理后,在析出强化的作用下,抗拉强度提升至532MPa,屈服强度提升至338 MPa,延伸率提升至13%。

脉冲光纤激光控制断裂切割超薄钛酸锶陶瓷基片85-93

摘要:钛酸锶陶瓷是软脆难加工的材料,机械加工容易导致表面产生划痕和破裂。采用主控振荡器的功率放大器(MOPA)脉冲光纤激光控制断裂切割钛酸锶陶瓷基片,通过实验得到了激光控制切割机理。首先用激光扫描去除材料,形成应力槽;随着扫描次数的增加,切槽深度增加;热应力达到该材料的断裂阈值,使裂纹沿应力槽扩展,直至完全断裂。该过程属于自适应裂片,无需后续裂片工艺。此外还发现在激光烧蚀材料过程中出现表面平坦化现象。通过选择合适的工艺参数,可以实现0.3mm厚钛酸锶陶瓷基片的成形切割。

聚酰亚胺基底金属薄膜激光刻蚀温度场分布94-101

摘要:为研究脉冲激光刻蚀聚酰亚胺基底镀金属薄膜过程,采用有限元软件COMSOL Multiphysics构建高斯脉冲激光辐照复合材料的2维非稳态物理模型,通过求解热传导方程计算不同功率激光辐照金属薄膜的温度场分布,讨论不同激光参数对刻蚀进程的影响。模拟结果表明:刻蚀深度主要受激光功率密度的影响,且随着金属薄膜厚度的增加,激光刻蚀深度先减小后保持不变。在刻蚀过程中,为了更好地保护基底,应选择大功率短脉宽的激光参数;由于铜薄膜比铝薄膜更难刻蚀,在铜薄膜的刻蚀过程中应选择较大功率密度的激光。结果有助于理解激光刻蚀过程,对实际刻蚀过程有一定的指导意义。

中国激光杂志激光医学与生物学
基于粒子群优化算法的生物组织固有荧光光谱复原方法102-109

摘要:为减少吸收和散射对生物组织荧光光谱的干扰,使用蒙特卡罗(MC)方法模拟不同光学参数下的生物组织荧光和漫反射光,提出基于组织漫反射光谱的荧光复原方法。将复原算法中的经验参数编码为解空间中的一个粒子,以组织荧光临床应用效果作为适应值,构建粒子群优化(PSO)算法实现经验参数优化。利用已建立的用于糖尿病无创筛查的组织光谱测量系统,收集327例受试者的皮肤组织荧光光谱和漫反射光谱,使用基于PSO的组织荧光复原算法进行光谱复原。以复原前、后的组织荧光光谱强度作为输入变量进行受试者工作特性(ROC)曲线分析,观察其在糖尿病筛查中的应用价值。结果显示,采用复原前的组织荧光光谱作为输入变量用于糖尿病筛查时,ROC曲线覆盖面积为0.54,最佳诊断点对应的敏感性为32%、特异性为76%;以复原后的组织荧光光谱作为输入变量时,ROC曲线覆盖面积为0.86,最佳诊断点对应的敏感性和特异性分别为72%、86%。上述结果表明,使用基于PSO的组织固有荧光光谱复原算法能有效提高组织荧光光谱的临床应用价值。

中国激光杂志光纤光学与光通信
时间波长交织光模数转换幅度校正方法110-115

摘要:通道内幅度噪声和通道间幅度不匹配是限制时间波长交织光模数转换系统(TWIPADC)性能的主要因素。提出了一种基于自适应干扰对消的TWIPADC幅度校正方法。该方法采用自适应干扰对消原理实时消除光源抖动和光时分复用模块引入的通道内幅度噪声,同时采用基于标定的方案对波分复用(WDM)模块等引入的通道间幅度不匹配进行校正。给出了基于所提幅度校正方案的TWIPADC系统结构,通过建立相应的数学模型,理论分析了所提幅度校正方案的原理和流程。仿真结果表明:基于自适应对消理论,可以有效实时消除TWIPADC中光源以及OTDM模块引入的幅度噪声;所提幅度校正方案可以将16通道、32GS/s TWIPADC系统的信纳比提升30dB以上。

基于光纤光栅的应力波检测技术研究116-121

摘要:提出了一种利用光纤布拉格光栅实现对分离式霍普金森压杆产生的应力波的检测方法,简述了其工作原理,并且探讨了杆中产生的应变与光纤光栅中心波长漂移量间的关系。将光纤光栅及应变片均沿轴向对称粘贴于被测圆柱杆同一截面的外侧,对两杆直接撞击及通过波形整形器撞击后杆中产生的应变脉冲进行了检测。在上述两种情况下,将光纤光栅及应变片的检测结果分别进行对比分析,发现两者时域波形吻合;对其进行频谱分析,两者频域成分一致。当撞击速度为11.33m/s时,光纤光栅测得的最大应变为-1087.04με,其相对误差为2.26%;粘贴波形整形器后,撞击速度为9.8m/s,光纤光栅测得的波速为5236.4m/s,其相对误差为2.84%,误差范围基本能满足工程测试的要求。

镀膜双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感的优化设计与实验122-129

摘要:利用镀自组装薄膜的双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG)实现了高灵敏的折射率传感,给出了提高镀膜双峰谐振光纤光栅对环境折射率(SRI)灵敏度的途径。确定最佳镀膜厚度,使光纤包层模位于模式转换区附近;调整光纤半径,使镀膜后光栅的双峰位于相位匹配转折点(PMTP)附近,给出了确定最优膜厚和光纤半径的方法。将不同半径的双峰光栅镀自组装聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚丙烯酸(PAA)薄膜后,放入不同浓度的葡萄糖溶液中进行折射率传感实验。结果表明:通过优化光纤半径和薄膜厚度,镀膜后工作于模式转换区附近和PMTP附近的双峰光栅对1.333-1.372范围内折射率的灵敏度高达3985nm/RIU(RIU为单位折射率),明显高于不在模式转换区或PMTP附近的光栅,亦高于已报道的非双峰镀膜长周期光纤光栅。