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07期杂志 文档列表

中国激光杂志综述
光纤激光传感系统的研究进展1-7

摘要:光纤激光传感系统作为一种新型的光纤传感技术,结合了光纤传感的高灵敏度、可分布式测量和不易受电磁干扰等优点,以及光纤激光器的窄线宽和高光信噪比等优势,能够很好地应用于油田、矿山、桥梁、电力以及飞机等领域的测量和安全监控。从两个方面介绍了目前光纤激光传感系统的研究进展,一方面是基于单参量测量的光纤激光传感系统,系统所探测的参量包含了温度、应变、折射率、电流、声波和风速等;另一方面是基于双参量测量的光纤激光传感系统,主要是解决温度与横向应力、应变和折射率等交叉敏感的问题。

基于瑞利散射的超长距离分布式光纤传感技术8-21

摘要:基于瑞利散射效应的相干探测光时域反射技术(COTDR)因具有高动态范围、高灵敏度等特性,而成为超长距离连续分布式传感监测的重要手段。在介绍COTDR技术的原理和发展现状基础上,对COTDR传感系统的设计及关键技术包括抑制相干衰落噪声、提高传感速度以及多机理融合传感系统等进行了研究,并对COTDR在超长通信线缆链路监测、温度和应变传感等方面的应用进行了探讨。

中国激光杂志激光物理
吉赫兹级窄线宽、高峰值功率纳秒光纤激光器22-27

摘要:报道了基于主振荡功率放大(MOPA)工作方式的吉赫兹级窄线宽、高峰值功率光纤激光器。该激光器以脉冲调制的分布反馈式单频半导体激光器为种子源,波长为1064.12nm,脉冲宽度为3.92ns,重复频率在10~50kHz内连续可调。采用光纤双程放大结构的预放大级以增加小信号放大能力并抑制强抽运下的自发放大辐射,优化功率放大级光纤长度以抑制窄线宽激光放大过程中的受激布里渊散射,在重复频率为10kHz时,获得光谱线宽为1.5GHz、峰值功率达15kW的脉冲激光输出。实验研究了不同重复频率时的输出激光脉冲特性。

高温激光二极管抽运全固态激光器28-33

摘要:为实现激光二极管抽运全固态激光器(DPSSL)的小型轻量化和高效率,研究了采用高温激光二极管(LD,808nm,55℃)作为抽运源,降低温控系统制冷压力,减小传导冷却结构体积、重量、功耗的思路和方法。分析了激光二极管抽运全固态激光器中热电制冷器制冷量与激光二极管工作温度的关系,采用高温激光二极管阵列抽运源和角锥棱镜谐振腔设计了可靠性高、小型轻量化的全固态激光器,研制了工程化样机,激光器重复频率为50Hz,连续工作时间达6min,脉冲能量为85.7mJ,脉冲宽度为10.8ns,光束发散角为2.8mrad,电光效率为4.3%,体积为170mm×62mm×80mm,重量为1.1kg。研究表明,高温激光二极管抽运的全固态激光器是实现DPSSL小型轻量化和高效率的有效途径。

高功率光纤激光器包层光滤除器的温度场研究34-39

摘要:双包层光纤激光器输出光中的包层光严重影响了激光的光束质量、光谱特性以及激光器的可靠性和稳定性,有效滤除包层光是双包层光纤激光器工程化的一个重要环节。对高功率包层光滤除器的热效应进行了理论与实验研究,利用ANSYS中流体动力学模块仿真分析了高功率包层光滤除器的温度场分布,在15~600 W的包层光滤除功率下进行了实验验证,在此基础上仿真优化了千瓦量级功率的包层光滤除器。优化后滤除器温度下降近46℃,可稳定工作在80℃左右。

TEA CO2激光器放电区气流均匀性对激光输出的影响40-47

摘要:为了获得气体流速分布均匀性对激光器注入能量和输出能量的影响,运用计算流体动力学(CFD)方法对放电区流场进行模拟分析,得到放电区气体流速的纵向分布和竖向分布。根据影响流速分布不均匀性的因素,对整个流场进行优化改进。根据流体动力学原理及激光器结构及其轻量化要求,在原有结构基础上增加3层隔板以改善流场分布特性。优化后,放电区气体平均流速达到99.3 m/s,流速的纵向不均匀度为5.2%,竖向不均匀度为7.1%。激光器的重复频率由300Hz提高到365Hz,单脉冲注入能量由160J提高到171.5J,输出能量由20J提高到21.8J,激光发散角减小了0.5mrad。改善放电区流场分布特性可提高激光器的整体性能。

光学层析成像用1.7μm波段增益谱和宽带光源实验研究48-53

摘要:1.7μm波段光源在光学相干层析成像(OCT)系统中可以减少组织散射和吸收损耗,从而增加成像深度。提出以放大自发辐射(ASE)光源抽运长度为300m的高非线性光纤和长度为10km的色散位移光纤产生连续光源。其中,后置于ASE抽运源的可调谐滤波器调节连续光源的峰值波长和功率,所得光源经过掺铒光纤吸收整形后得到峰值波长为1675nm,10dB谱宽约为75nm的连续光源。为了在不提高抽运功率的情况下提高OCT信噪比,增加了萨尼亚克滤波器,得到了周期为14nm的近似多波长宽带光源。实验结果表明,该结构可实现1.7μm波段的宽带光源,实验分析结果为OCT新型光源及1.7μm波段光纤激光器提供参考。

全光纤光学参量振荡器增益分布的测量54-61

摘要:在基于四波混频(FWM)效应实现频率变换的全光纤光学参量振荡器(OPO)中,信号光通常只能在较短的距离内获得有效的参量增益。根据光时域反射(OTDR)技术的基本原理,通过测量信号光的后向散射光,获得了信号光在光子晶体光纤(PCF)中的增长曲线,进一步计算得到了PCF中的参量增益分布;将PCF的起始端到参量增益急剧下降处的距离定义为有效作用长度,并且通过水浴实验验证了测量结果。测量发现,在34.5m的PCF中,有效作用长度仅有10m,信号光仅在PCF的前10m获得了有效增益,近似以指数形式增长,在后24.5m的PCF中,信号光与抽运光已不再满足相位匹配条件,信号光不再增长。这种测量全光纤OPO参量增益分布的方法有助于优化全光纤OPO的结构,提高全光纤OPO的转化效率。

光反馈对光纤光栅外腔半导体激光器特性的影响62-67

摘要:主要研究了外加光反馈对光纤布拉格光栅外腔半导体窄线宽激光器特性的影响。在研究温度对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长影响的基础上,设计了强度可调的外加光反馈系统,并利用延时自外差法测试外腔半导体激光器的线宽,从实验上分析了不同强度的外加光反馈对外腔半导体激光器线宽和噪声的影响。实验结果表明,在外加光反馈强度逐渐增强的过程中,激光器线宽逐渐变窄。当反馈比为-22dB时,激光器线宽被压窄至原始线宽的15%。与此同时,在相同的反馈变化下,激光器的相对强度噪声开始无明显变化,直到反馈比达到-27dB。再继续增大反馈强度,相对强度噪声显著增大,激光器内部发生相干崩塌。

内腔亚波长光栅MEMSVCSELs的波长调谐范围68-75

摘要:微机电系统(MEMS)垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种特殊光源,具有低功耗、高调制速率、宽波长调谐范围、易耦合等优点,被广泛应用于激光通信领域。为提升激光器工作性能,如扩大波长调谐范围、提高偏振对比度等,需要优化内腔亚波长光栅结构参数来改善腔内光场分布以及偏振输出模式。基于等效介质理论(EMT),并结合薄膜理论设计了针对调谐范围中心波长为850nm、GaAs材料的亚波长光栅的较优周期、占空比、脊高的取值。分析了横电(TE)、横磁(TM)光,占空比与脊高对光栅透射率的影响。另外,通过系统模拟,对比了未刻蚀光栅、光栅未优化及光栅优化后的激光器波长调谐范围,结果表明:针对特定波长调谐范围及光栅材料,通过优化光栅参数可实现光栅对TE或TM光的增透,增强半导体腔和空气隙之间光场的耦合,进而扩大激光器的波长调谐范围。

中国激光杂志激光制造
层合板激光弯折区过渡层元素扩散及材料性能76-82

摘要:分别对厚度为1.0,1.5,2.0mm的不锈钢-碳钢层合板进行激光弯曲试验。采用金相显微镜、电子探针和扫描电镜能谱仪对激光弯折区的元素扩散现象进行分析;采用纳米压痕试验测得过渡层附近的纳米硬度及弹性模量分布,对过渡层处纳米硬度、弹性模量和屈服强度的变化进行了分析。结果表明,弯折区过渡层处元素沿板厚方向连续稳定扩散,Fe、Ni、Cr元素扩散范围相近,1.0,1.5,2.0mm厚层合板的过渡层厚度分别增加了2.5,3.5,3.0μm。元素扩散促进了过渡层的冶金结合,保证了层合板过渡层的材料性能。

Zr—Sn—Nb-Fe锆合金薄板激光对接焊及数值模拟83-91

摘要:焊接过程中锆合金板材的温度在300℃以上时锆合金易吸收氢、氧、氮等气体杂质,这些气体杂质使得锆合金的力学性能急剧下降,加强焊缝及热影响区的隔离保护和合理制定焊接工艺参数是获得优良焊接质量的关键。以光纤激光器为热源,对厚度为0.7 mm的Zr-Sn-Nb-Fe(锆-锡-铌-铁)合金薄板进行激光对接焊试验,采用ANSYS有限元软件,建立激光对接焊非线性三维传导有限元模型,模拟计算Zr-Sn-Nb-Fe合金薄板的温度场分布。结果表明:模拟计算获得的熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证了采用高斯面热源模型来模拟Zr-SnNb-Fe合金薄板激光对接焊温度场的合理性;温度场最终呈现流星状的稳定分布,焊缝附近等温线密集,焊缝熔宽窄,热影响区小,板材表面温度在300℃以上的区域的宽度随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增加而减小;在激光功率为1300~1500 W,焊接速度为50~70mm/s,离焦量为+1~+2mm,氩气保护喷嘴直径为8~12mm的条件下,Zr-Sn-Nb-Fe合金焊接试样的抗拉强度与母材基本相当,获得了良好的焊缝质量,焊缝无气孔、裂纹等缺陷,晶粒细小,主要元素含量相对母材无明显变化,焊接试样具备较高力学性能。

基体预热对激光沉积修复GH4169合金性能的影响92-97

摘要:研究了基体预热对激光沉积修复GH4169合金试样的残余应力、组织和拉伸性能的影响。结果表明,基体预热至300℃的GH4169合金试样,残余应力x向分力σx的平均降幅为59.4 MPa,降低了11.7%。残余应力y向分力σy的平均降幅为189.7 MPa,降低了44.6%。沉积层枝晶间析出Laves相呈现颗粒状的碎化现象。抗拉强度和屈服强度与未预热的修复试样基本一致,断后伸长率为12.3%,提高了近一倍,达到锻件标准。试验表明基体预热可有效提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。

基于粉末特性的选区激光熔化Ti6Al4V表面粗糙度研究98-107

摘要:采用最小二乘中线法建立基于成型粉末物性的表面粗糙度计算模型;选用选区激光熔化成型Ti6Al4V单熔道和零件,用表面粗糙度仪检测成型零件的表面粗糙度,光学显微镜观察、检测成型单熔道几何尺寸,分析所建模型理论值与实验值产生误差的原因。实验结果表明:激光重熔区对表面粗糙度计算模型精度影响较大,模型理论值与实验值的平均相对误差为5.7%,误差较小,模型具有实际工程应用价值。成型零件主要由α和β相组成,显微硬度为487.3HV0.3。

激光焊缝间距和焊接道次对玻璃与铝合金封接性能的影响及其机理研究108-115

摘要:利用300W Nd:YAG毫秒量级脉冲激光器对6061铝合金与玻璃进行激光透射焊接实验。利用万能拉伸实验机测量焊接件拉断力,用扫描电子显微镜观察玻璃断口及焊缝横截面形貌。研究焊接道次和焊缝间距对焊接件拉断力、焊缝形貌以及断口形貌的影响。研究表明,利用毫秒级脉冲激光可实现玻璃与铝合金的可靠焊接,焊接件拉断力最大可达159.93N。焊缝间距为0.8mm时,铝合金与玻璃能充分混合,获得较好的焊接。

激光冲击强化提高外物打伤TC4钛合金疲劳强度的试验研究116-124

摘要:采用激光冲击强化(LSP)技术对TC4钛合金试件进行表面处理,利用空气炮试验系统对试件边缘进行外物冲击模拟,对外物打伤(FOD)试件进行拉-拉疲劳试验。结果表明,激光冲击强化有效提高了外物打伤TC4钛合金试件的疲劳强度;未强化试件疲劳裂纹源萌生在缺口根部靠近上表面的位置,强化试件的裂纹源萌生位置在材料内部,与缺口根部有一段距离,且裂纹萌生难度增大。数值应力分析结果表明,强化后试件凹坑的最大拉应力值为668.90 MPa,比强化前的1076.21 MPa减小了37.85%;强化后试件凹坑中心的残余拉应力比强化前平均减小了350 MPa;加载拉应力后,强化前后试件凹坑最大应力分别增大到1542.36 MPa和1124.37 MPa,强化后比强化前试件应力减小了30.22%,说明压应力对裂纹的萌生有明显的延缓作用。残余压应力的引入是激光冲击强化提高打伤试件疲劳强度的主要原因之一。

铝/镀锌钢电弧辅助激光涂粉填丝熔钎焊方法125-132

摘要:采用电弧辅助激光焊接方法通过添加Al-12%Si焊丝进行了铝/镀锌钢异种金属涂粉对接熔钎焊工艺试验,分析了送丝速度对焊缝成形的影响;运用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、材料试验机等观察分析了焊接接头各区域的微观组织、断口形貌、物相成分和接头力学性能。结果表明:在适当的焊接参数和工艺条件下,能够得到正反面成形良好的对接接头。当焊接速度一定时,随着送丝速度的增大,焊缝正面的铺展宽度减小,背面的铺展宽度增大。Si元素主要富集在接头上部,焊缝中的组织主要有α(Al)基体及沿晶界分布的Al-Si共晶相。铝/钢界面层生成了不均匀的金属间化合物层,其主要物相有Al8Fe2Si、Fe4Al(13)和Fe2Al5,接头最大抗拉强度可达130 MPa,断口表面形貌呈现韧性和脆性共存的混合型断裂特征。

激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力形成机制的实验研究133-140

摘要:为研究激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力的形成机制,采用5种不同功率密度的激光束冲击加载7050铝合金薄板,利用PVDF(聚偏二氟乙烯)压电传感器测量激光冲击薄板试样的动态应变,利用X射线应力分析仪测量激光冲击后的残余应力分布,并借助三维显微系统观察激光冲击强化造成的表面微结构。结果表明,当激光功率密度为1.02GW/cm~2时,激光冲击引起的横向变形小;当激光功率密度为1.53GW/cm~2时,表面稀疏波与横向变形共同导致了试样最大残余主应力呈等双轴分布;当激光功率密度为1.98GW/cm~2和2.77GW/cm~2时,冲击区域中心比临近区域分别高出5.680μm和10.800μm,在来回反射的冲击波与表面稀疏波的共同作用下产生了残余应力洞现象;当激光功率密度为4.07GW/cm~2时,试样冲击区域产生了较大的塑性变形且比较平滑,最大残余主应力呈均匀分布。