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中国激光 2016年第12期杂志 文档列表

中国激光杂志综述

基于光学系统的血管内高集成多模态成像技术1-13

摘要：易损斑块是引起心肌梗死的主要原因。准确诊断易损斑块可以帮助医护人员优化心血管疾病治疗方案，减小心肌梗死致死率。血管内多模态成像技术通过结合两种或两种以上成像模态的优势，可以对动脉粥样硬化斑块进行定性定量分析，提高识别易损斑块的准确性。综述了目前国际上最先进的五种多模态血管内成像技术，详细介绍了血管内超声一光学相干层析、光学相干层析～荧光、光学相干层析一光谱仪、血管内光声一超声和光学相干层析一弹性多模态成像技术的发展过程和技术难点，并展望了未来研究趋势。

中国激光杂志激光物理

基于硅基液晶实现激光投影显示系统匀光整形和散斑抑制14-20

摘要：激光投影显示通常需要解决光束整形匀化和散斑抑制的问题。基于此，提出利用硅基液晶（LCoS）空间光调制器（SLM）同时解决上述问题的方法。利用衍射光学元件（DOE）精细化设计思想设计所需整形DOE的相位分布，可以同时较好地控制采样点与采样点以外的光场强度分布，将圆形高斯分布照明激光束整形成平顶矩形光场；在不同的初始相位条件下，设计得到的多幅DOE生成具有相同强度分布、不同相位分布的衍射图样。当SLM依次调制出这些衍射图样，通过时间积分将这些衍射图样相叠加，不仅可以进一步提高光斑均匀性，同时还可以抑制散斑。仿真结果表明，通过叠加16幅衍射图样，该方法可使照明光斑均匀性从74％提高到92．57％，屏幕上图样散斑对比度由0．991减小为0．2508。该方法稳定性高，能耗低，且所用器件尺寸小，为微投影显示结构设计提供了有益参考。

双向运转混合锁模掺铒光纤激光器21-25

摘要：构建了基于混合锁模机制的双向运转掺铒光纤激光器。激光器采用a型腔，腔内无隔离装置，以反射式半导体可饱和吸收镜和非线性偏振旋转效应为混合锁模机制，通过精细调节聚焦到半导体可饱和吸收镜上的激光光斑大小和腔内波片的角度，实现了稳定的自启动双向锁模运转。激光器运转在孤子锁模状态，腔内双向运转的2个脉冲分别由2个偏振分束器耦合输出。输出的2个脉冲序列重复频率相同，为60．72MHz；逆时针、顺时针方向输出功率分别为23．7mw和1．3mW，信噪比分别为67．5dB和66．5dB。逆时针、顺时针方向输出功率相差较大，这是由采用的锁模机制造成的。

水雾对调Q Er：YAG激光消融牙本质阈值及损伤的影响26-31

摘要：研究了调QEr：YAG激光消融离体牙本质过程中水雾的作用及其对消融后牙本质微结构的影响。调QEr：YAG激光重复频率为3Hz，脉冲宽度为62ns，作用脉冲数为10，能量范围为4～70mJ，水雾流量分别为0，4，9，13mL／min时消融牙本质。每种实验条件下消融10个牙本质样品，利用扫描电镜观察消融坑洞微结构。实验结果表明，随着水雾流量的增加，调QEr：YAG激光对人牙本质的消融阈值呈逐渐增加的趋势，牙本质所受机械损伤减小。实验结果对了解调QEr：YAG激光消融牙硬组织的微观结构及牙科治疗应用具有参考价值。

基于全光栅光纤的超窄线宽随机光纤激光器32-37

摘要：设计并验证了一种采用全光栅光纤（AGF）作为随机反馈介质的窄线宽随机光纤激光器（RFL）。基于相位掩模法在利用拉丝塔在线制作的单模光纤纤芯上连续刻写长度为0．3mm的布拉格光栅（FBG）约4．3×105支，制作了长度为130m的AGF。利用光学环形器将AGF接人由掺铒光纤放大器、光纤隔离器和窄带光滤波器组成的环形激光腔中，构成环形RFL。结果表明，通过窄带光滤波器选模，基于AGF的RFL输出连续单模激光的最大功率为1．26mw，阈值电流为75mA，斜率效率为56％。抽运电流恒定为100mA时，基于AGF的RFL线宽为1．25kHz，光信噪比为75dB。当频率为1kHz以上时，激光器输出的相对强度噪声达到-90dB。相较于传统基于分立FBG的RFI。反馈腔，基于AGF的RFL反馈腔具有更多的随机反馈点和更均匀的随机性，有利于RFL获得更窄的线宽。

用于抽运5PW钛宝石啁啾脉冲放大器的钕玻璃片状放大器的设计与应用38-44

摘要：基于蒙特卡罗光线追迹法，进一步研究了钕玻璃片状放大器三维空间聚光腔抽运分布的数值模拟。并且，结合氙灯的充放电回路及辐射光谱、放大自发辐射、以及激光脉冲受激辐射放大等相关数值计算模块，实现了片状钕玻璃放大器由储能至放大的整个过程的动态数值仿真。基于该数值模拟结果，设计研制的钕玻璃片状放大器已用于5PW钛宝石啁啾脉冲放大器的抽运源中，其实验输出结果与数值计算结果基本一致。

中国激光杂志激光制造

表面处理工艺对铝合金抗激光损伤能力的影响45-52

摘要：研究了表面处理工艺对铝合金表面抗激光损伤能力的影响。结果表明，在相同纳秒激光脉冲辐照下，与机械抛光相比，化学镀镍、阳极氧化黑和硬质阳极氧化处理的表面损伤阈值较低，而钝化和微弧氧化的损伤阈值较高；相同处理工艺但不同参数对应的损伤阈值不同。通过比较不同工艺表面的相关物理参数，对损伤阈值、形貌和规律进行了分析。结果表明，钝化更适用于高功率激光装置中铝合金表面的处理。

激光选区熔化成型零件支撑结构优化设计53-60

摘要：激光选区熔化（SLM）成型零件过程中常出现零件的翘曲变形，这与零件支撑的添加有关。因此，有必要对SLM成型零件支撑添加方式进行研究。通过对不同支撑结构SLM成型零件的成型效果进行研究，发现在相同支撑参数条件下，支撑片分割未倾斜支撑在成型零件时具有较好的成型效果；零件使用的支撑高度越高，零件越容易翘曲。通过优化支撑结构，发现采用分块O。倾斜导热支撑可以有效地减小零件的翘曲变形。这为SLM成型高精度零件提供了参考。

分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响61-69

摘要：为了解决激光选区熔化成型零件时扫描线过长导致的层内累积残余应力过大、易发生翘曲变形和裂纹等问题，提出了一种分区扫描策略。采用s形正交扫描策略和分区扫描策略分别规划了零件扫描路径，实验验证了分区扫描策略的有效性。实验结果表明，采用分区扫描策略能有效降低边界拉应力，减小平面残余应力波动，提高成型件的力学性能。

激光选区熔化成形悬垂结构熔池行为试验分析70-76

摘要：采用Z-型和岛式两种扫描策略，利用激光选区熔化（SLM）技术成形了具有不同悬垂角度的Ti6Al4V试件，研究了熔池行为与悬垂角度和成形质量之间的关系。结果表明，成形过程中，熔池面积先快速变大，达到峰值后，再随着成形高度的增加而缓慢减小。与面扫描相比，轮廓扫描时熔池明显不稳定，熔池面积振幅大。随着悬垂角度的减小，熔池面积变小，悬垂表面粗糙度变大。与玉型扫描方式相比，岛式扫描策略下熔池面积较小，熔池更为不稳定，且悬垂表面粗糙度高。

不同焊接模式下的A304不锈钢YAG激光焊等离子体的电信号特征77-84

摘要：提出一种无源电检测装置，对A304不锈钢YAG激光焊接过程中的等离子体电信号进行检测，并利用高速摄像机对等离子体的形态进行观察。结果表明，不同焊接模式下的等离子体电信号具有不同的时域特征。对不同焊接模式下的等离子体电信号特征进行理论与试验分析，发现等离子体电信号受等离子体效应和鞘层效应的共同影响；小孔的形成与否是造成不同焊接模式下等离子体电信号特征不同的决定性因素。

氮气保护不锈钢激光焊接接头组织及力学性能85-92

摘要：采用不同比例的氮气／氩气混合保护气，对2mm厚的SUS30IL奥氏体不锈钢进行了CO：激光焊接试验，研究了不同比例氮气保护条件下焊缝的显微组织、综合力学性能和表面耐腐蚀性能。试验结果表明，在不同比例氮气保护条件下，均可得到微观组织形貌无明显差异的焊接接头，焊缝的氮含量基本与母材一致，焊缝中的相均由7奥氏体和少量8铁素体组成；接头抗拉强度、弯曲性能及显微硬度与母材相当；纯氩气保护下焊缝的耐腐蚀性能最好。随着保护气中氮含量的增加，焊缝表面的耐腐蚀性能逐渐降低，但腐蚀速率呈减缓趋势。

退火温度对激光沉积TA15合金组织及性能的影响93-101

摘要：以TA15钛合金球状粉末为原料，利用激光沉积制造技术制备了TAl5钛合金厚壁件。研究了不同的退火温度对激光沉积TAl5钛合金的拉伸力学性能及显微组织的影响，分析了经不同温度退火后合金的断裂机理以及晶界两侧α团簇的变形机制。结果表明，经退火处理后的合金显微组织中α相排列有序，“片层厚度随退火温度的变化不大；显微硬度值受α相含量影响，但随退火温度变化不大；晶界两侧α团簇变形机制不同；裂纹易在β相处萌生并扩展；沿着沉积方向和垂直于沉积方向上的合金拉伸断裂机制不同，分别为韧性断裂和半韧性半解理断裂。

激光沉积修复ZL114A铝合金组织和力学性能分析102-108

摘要：采用激光沉积修复技术修复预制槽损伤拉伸试样，通过光学显微镜和扫描电子显微镜对修复试件的显微组织、拉伸断口及断口附近变形组织进行分析观察。结果表明，修复区组织由Al枝晶和枝晶间Al—Si共晶组成，Si相呈珊瑚状形貌；修复占比为lo％和20％的试件的室温抗拉强度分别达到了铸件标准的90％和88％，断后伸长率均优于铸件标准；基材区断裂机制为脆性断裂，而修复区为韧性断裂；基材区微裂纹断裂方式为穿晶断裂，而修复区为沿晶断裂。

800MPa级高强钢光纤激光焊接接头微观结构对硬度及疲劳性能的影响109-118

摘要：利用6kw光纤激光器对1．5mm厚冷轧800MPa级双相钢进行激光拼焊试验，研究激光焊接接头的显微组织演变规律、显微组织对显微硬度及疲劳性能的影响规律。结果表明，焊接接头主要包括焊缝区（WZ）、粗晶区（CGHAz）、细晶区（FGHAz）、混晶区（MGHAz）和回火区（TZ），其中焊缝区和粗晶区显微组织均为马氏体，但焊缝区内的原始奥氏体晶界保留着柱状晶的生长形态，粗晶区内的原始奥氏体晶界呈多边形生长；细晶区和混晶区均为铁索体和马氏体，但细晶区的显微组织更为精细；回火区主要由铁素体和回火马氏体组成。混晶区和回火区显微硬度均低于母材，共同组成了焊接接头的软化区。由于软化区尺寸相对较窄（0．4mm）且硬度降低幅度低（～6．8％），拉伸断裂位置出现在母材。在应力比为O．1的拉一拉疲劳条件下，母材和焊接接头的疲劳极限分别为545MPa和475MPa，疲劳断裂未出现在软化区。母材中的疲劳裂纹在铁素体与马氏体两相界面萌生并扩展；而焊接接头中的疲劳裂纹则在焊缝中的奥氏体晶界上或马氏体板条内萌生，沿着焊缝中心处柱状原始奥氏体晶界的交汇处切断马氏体板条束扩展。

中国激光杂志材料与薄膜

微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合光散射特性119-126

摘要：基于时域有限差分法／时域多分辨（FDTD／MRTD）混合方法研究了微粗糙光学表面与多体缺陷粒子的复合光散射问题。建立微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合散射模型，利用DB2小波尺度函数的移位内插原理，将计算区域分别划分为MRTD和FDTD方法区域，推导出复合散射场，计算微粗糙光学表面中掩埋多体粒子的复合散射截面，并与矩量法的结果比较以验证该方法的有效性。分析入射角、气泡粒子的个数、相对位置及深度等物性特征对微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合双站散射截面的影响。上述结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等领域提供技术支持。

磁控溅射制备持久性银反射镜研究127-134

摘要：研究了磁控溅射制备Sub／NiCrNx／Ag／NiCrNx／SiNx／Air多层结构银反射镜的特性，分析了Nz对Ag薄膜、介质保护层及银反射镜光谱的影响。采用深度剖析X射线光电子能谱和透射电子显微镜分析了银反射镜短波波段（400-500nm）反射率偏低的原因。采用分光光度计、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了N2占比对Ar／N2混合气体溅射制备单层银膜光学性质、表面形貌及晶向结构的影响，比较了不同Ar／N2比例混合气体溅射制备银反射镜的反射率，并分析了对应样品SiN。保护层的化学计量比。实验结果显示，溅射制备银膜时，在Ar中引入一定比例的N2，SiNx保护层的化学计量比得到改善。当N2体积比由0上升至40％时，Ar／N2混合气体溅射制备的银反射镜在400nm波长处反射率由71．7％提高到79．3％。此外，基于Ar／N2混合气体溅射溅射制备的银反射镜样品具备优良的环境稳定性。

激光薄膜损伤中等离子体冲击波特征135-139

摘要：在不同位置和激光辐照能量的条件下，采用传声器采集并提取了等离子体冲击波的压强值及其起始时间信息，分析了等离子体冲击波在空气中的传播规律，拟合得到了冲击波声压值与激光辐照能量的关系函数。结果表明，激光等离子体冲击波以球面波形式在空气中进行传播，其声压值与激光辐照能量呈非线性的正相关关系。