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 2017年第08期杂志 文档列表

中国激光杂志激光物理
激光介质温度场及应力场的流固耦合数值模拟1-8

摘要:摘要激光介质的热效应会导致固体激光器在工作过程中产生像差,造成激光光束质量下降,严重影响了固体激光器的发展与应用。以一种固体激光器用微通道双面冷却系统为研究对象,建立其三维物理模型,采用流固耦合方法模拟冷却系统的流场、温度场及介质应力场,并考察了流动雷诺数与Nd:YAG晶体薄片内部热流量对薄片热变形的影响。结果表明,冷却系统内流场对薄片温度场及应力场的影响不可忽略;薄片的最大Von Mises等效应力出现在边缘位置,且随着雷诺数的增大而减小;薄片的热变形因流动状态的变化而存在不同的分布形式;热流量只对薄片热变形的程度有影响,热流量越大,薄片的热变形越大。

千瓦级浸入式直接液冷Nd:YAG多薄片激光谐振腔9-17

摘要:介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面抽运Nd:YAG多薄片激光谐振腔,装置中选用20片Nd:YAG薄片作为增益介质,由激光二极管阵列在其侧面进行抽运,流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却,振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。设计了层流冷却流场并通过数值模拟验证了其对来流不均匀性的耗散能力。根据之前报道的层流冷却能力测量实验建立数值模型,模拟了流场的冷却效果,实验结果证明了模型的置信性,进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在抽运能量为49.9J时,获得了15.7J的最大脉冲能量输出,对应光-光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%;在抽运脉宽为250μs,重复频率为100Hz,平均抽运功率为5kW时,获得了1440 W的平均输出功率。

种子注入双共振PPMgLN光参量振荡器18-24

摘要:报道了一种种子注入式PPMgLN外腔双共振环形腔光参量振荡器。抽运光偏振方向在PPMgLN晶体(MgO物质的量分数为5%)内满足e→e+e相位匹配,有效利用了晶体的最大非线性系数d33(25pm·V^-1)。以重复频率为400Hz、功率为556mW、波长为1064nm的单频脉冲激光作为抽运源,在晶体极化周期为30.5μm、温度为110℃的条件下,获得了平均功率为79mW的1.57μm信号光和平均功率为38.5mW的3.3μm空闲光输出,抽运光-参量光的总转换效率可达22%。采用种子激光注入技术获得了单频窄线宽参量光输出,实验测得1.57μm信号光输出的线宽小于100 MHz,10min内频率漂移不超过141 MHz。

双波长1.0 μm调Q和1.5 μm增益开关脉冲光纤激光器25-31

摘要:采用铒镱共掺光纤,实现了一种双波长1.0μm调Q和1.5μm增益开关脉冲光纤激光器。实验装置是一个双环腔结构,两环的公共端共用一段铒镱共掺光纤。1.0μm调Q脉冲通过未抽运铒镱共掺光纤的可饱和吸收效应产生。而铒镱共掺光纤对1.0μm调Q脉冲的再吸收会周期性调制铒离子的反转粒子数,从而产生重复频率相等的1.5μm增益开关脉冲。随着抽运功率的增加,这两种脉冲的重复频率从5.4kHz增加到11.7kHz。1.5μm脉冲相对1.0μm脉冲有一定的延迟,并且延迟时间随着抽运功率的增大而不断减小。在最大抽运功率处,1.0μm脉冲宽度、单脉冲能量和最大平均输出功率分别是5.3μs、402.6nJ和4.7mW,而对于1.5μm脉冲,分别是4.6μs、374.4nJ和4.4mW。

基于锥面镜和筒形反射镜复合结构的径向偏振光会聚及级联纵向电场的形成32-42

摘要:径向偏振光聚焦后可以产生很强的纵向电场。以此为出发点,首先依据基尔霍夫衍射理论,计算得到了径向偏振光经锥面镜会聚后所形成的横截面呈现零阶贝塞尔函数分布的纵向电场,分析了会聚区域光场的相干长度和横向宽度与入射光光斑尺寸、锥面镜的锥顶角以及锥面镜出射端半径的关系。在此基础上,提出采用锥面镜和筒形反射镜的复合结构,通过设计合适的锥面镜和筒形反射镜参数,实现纵向电场的级联,且电场呈周期性分布。分析了筒形反射镜的参数对所形成的级联纵向电场的横向宽度、周期和占空比等的影响。结果表明,当所采用的锥面镜的锥顶角为60°时,出射端半径和筒形反射镜的内径均为999.682λ(λ为波长),可以实现周期长度为1154λ、占空比为1的纵向电场的级联;当用于电子加速时,加速区长度甚至可达到米级。这种级联纵向电场的设计将进一步使得电子的加速区长度得到显著增加,为电子加速到更高能量提供了可能。

基于光纤可饱和吸收体的1993 nm纳秒脉冲掺铥全光纤双腔激光器43-50

摘要:报道了一种基于光纤可饱和吸收体的纳秒脉冲掺铥全光纤双腔激光器。该激光器采用线型双腔结构,采用1550nm连续光纤激光器作为抽运源,以光纤布拉格光栅作为波长选择器件,利用掺铥光纤的可饱和吸收特性,同时结合双谐振腔间的相互作用,获得稳定的纳秒脉冲输出。分别采用单包层铥钬共掺光纤和双包层掺铥光纤作为增益介质,研究二者对激光输出性能的影响,并进行优化对比,最终实现平均功率为256.3mW,最窄脉宽为87ns的1993nm激光输出,脉冲重复频率在20.0-33.3kHz范围内可调。

SGⅡ-5 PW激光系统大能量光参量放大器光束近场分布均匀性51-59

摘要:为了提高神光Ⅱ 5PW(SGII-5PW)超短脉冲激光系统的运行安全性,针对大能量光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)光束近场分布均匀性问题,从理论上进行了数值模拟,并与实验数据进行了对比分析。在1PW级放大器模拟中,以预放大器以及神光Ⅱ大能量抽运脉冲的测量数据为基础,利用参量耦合波方程组数值模拟方法,得到了近场填充因子与光通量对比度在光参量放大过程中的演变,并结合转换效率与输出稳定性进行讨论,得到了对应于高光束质量、高转换效率与高稳定性的非线性晶体长度优化范围,结果还表明抽运光对放大后光束均匀性影响较大,进一步提升神光Ⅱ第7路光束质量是大幅提升第2级OPCPA(OPCPA-Ⅱ)光束均匀性的切实途径。

10 Hz,1.2 J脉冲波形近方波的纳秒Nd:YAG激光器60-66

摘要:搭建了一台中等重复频率、高峰值功率的Nd:YAG激光器。激光器主要包括三部分:单纵模全光纤种子源、LD抽运的Nd:YAG再生放大器和氙灯抽运的Nd:YAG功率放大器。该系统获得了平均功率为12W、重复频率为10Hz、单脉冲能量为1.2J、脉冲宽度为3ns的激光输出,工作波长为1064nm,输出光束口径为10mm,95%的能量在600μrad范围内,近场光强顶分布,近场光强调制度小于1.2,时间波形近似方波,能量稳定性均方根值小于1.4%。

基于1150 nm光纤激光抽运的中红外掺钬光纤激光器67-71

摘要:采用1150nm光纤激光振荡器作为抽运源,实现了3μm波段中红外掺钬光纤激光器出光。该激光器采用线性谐振腔结构,其由镀金全反镜与切割角度为0°的光纤端面构成。增益介质为一段长为4.5m的双包层钬镨共掺氟化物光纤,纤芯直径为10μm,纤芯数值孔径为0.2。当1150nm抽运激光器功率为1.43W时,中红外掺钬光纤激光器输出功率为115mW,激光器系统的光-光转换效率为8.0%。在输出最大功率时,输出激光中心波长为2868.4nm,输出光谱的半峰全宽为1.3nm。相关研究成果对研制高功率紧凑型中红外掺钬光纤激光器具有一定的参考价值。

高功率光纤激光器中反向抽运结构对模式不稳定的抑制72-76

摘要:模式不稳定效应会影响高功率激光输出的光束质量,成为高功率光纤激光器定标放大过程中获得近衍射极限光斑的主要限制因素。基于模式耦合理论建立描述模式不稳定现象的半解析模型。理论模型的计算结果表明与正向抽运结构相比,反向抽运和双向抽运结构具有更高的模式不稳定阈值。通过实验对理论结果进行验证,发现反向抽运光纤激光器的模式不稳定阈值至少比正向抽运结构高50%。实验中搭建反向抽运光纤激光器,实现了2kW窄线宽高光束质量激光输出。

掺铥光纤激光器中的孤子束和高阶谐波锁模77-81

摘要:将单层石墨烯覆盖在拉锥光纤上,光通过倏逝场和石墨烯相互作用实现锁模脉冲输出。当抽运功率调到阈值230mW时,可以实现自启动的锁模脉冲输出;将抽运功率固定在300mW处,调节偏振控制器可实现一个孤子束中包含2-6个脉冲的可控脉冲数输出;将抽运功率固定在450mW处,调节偏振控制器可实现不同阶次的谐波锁模,最高实现117阶谐波锁模,此时脉冲重复频率高达2.412GHz。

基于现场可编程门阵列的脉冲单纵模激光器能量稳定控制技术82-89

摘要:采用法布里-珀罗(F-P)标准具选模的脉冲单纵模激光器虽具有结构简单紧凑以及波长可调谐的特点,但存在输出能量对腔长变化敏感、长期稳定性差等问题。针对这些问题并根据F-P标准具产生单纵模激光的工作原理,分析了影响此类激光器输出能量稳定性的主要因素,得到了频率、谐振腔长与输出激光能量之间的关系,提出了动态反馈控制腔长的能量稳定控制方法,设计了基于现场可编程门阵列的高速数字电路能量稳定系统。利用所提控制方法对谐振腔长进行周期性调制,采用光电二极管探测纳秒脉冲激光信号的强度。腔长调制引起的纵模频率变化直接影响输出激光信号的强度,通过分析激光强度变化的信息,计算腔长失谐量,以此为依据进行实时的腔长补偿,从而形成闭环控制系统,实现单纵模激光的长期稳定输出。实验结果表明,采用所提控制系统时,纳秒脉冲单纵模激光器能量稳定性得到显著提高,连续工作3h的能量不稳定度达到1.3%。

中国激光杂志激光制造
铜合金表面激光熔覆TiB_2增强镍基梯度涂层90-97

摘要:以铝包镍(KF-6)和TiB2为熔覆材料,利用激光熔覆技术在铜合金(Cr-Zr-Cu)表面制备出了以KF-6为过渡层,以TiB2增强镍基复合涂层为强化层的梯度涂层。研究结果表明,熔覆粉末中TiB2含量不同,其在强化层中的组织形态存在明显差异;强化层的平均硬度介于1150-1450HV之间;当TiB2质量分数为10%时,梯度涂层具有最小的磨损率;当TiB2质量分数为30%时,梯度涂层具有较为平稳的摩擦系数(约为0.4);处于基体和强化层之间的过渡层,能有效减弱强化层与基体之间成份和硬度的突变,使梯度涂层的成分及硬度平滑过渡。

激光熔覆制备WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具的微观结构及切削性能98-106

摘要:利用激光熔覆增材制造技术制备了宏观形貌良好、组织致密均匀、无气孔和裂纹的WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具。研究结果表明,刀具熔覆层由WC、W2C、Al2O3、Co3W3C、固溶体CoCr和(Co,Ni,Fe,Cr)2Si等物相组成;涂层表面的硬质WC大颗粒包覆在粘接相Co50中,部分熔化和分解的WC小颗粒形成了固溶体;切削过程中,轴向切削力和径向切削力相对稳定,切向切削力波动较大;激光熔覆硬质合金刀具产生的切向切削力和切削热均高于YG8硬质合金刀具的,但经前者加工处理后的工件的摩擦系数和表面粗糙度均小于后者的。

深冷激光喷丸强化2024-T351铝合金拉伸性能及断口分析107-114

摘要:对2024-T351铝合金进行了深冷激光喷丸强化(CLP)处理。结果表明,CLP处理使得2024-T351铝合金的表层金属发生了有效的晶粒细化,严重塑性变形层的晶粒尺寸大多在10μm以下,材料内第二相分布更为均匀;CLP处理后试样的表面硬度、抗拉强度和屈服强度比未处理样品的分别提高了34.1%、21.6%和28.9%,材料的延伸率也略有提高,实现了强度和塑性的同步增强。拉伸断口形貌表明,2024-T351铝合金经CLP处理后的断裂形式为韧性断裂,这有利于改善铝合金的拉伸性能。

选区激光熔化体心立方多孔结构的各向异性115-123

摘要:使用选区激光熔化(SLM)技术制备了Ti6Al4V钛合金体心立方多孔结构,分别研究了线能量密度和微杆直径对体心立方多孔结构成形方向(Z向)和非成形方向(X/Y向)压缩性能的影响。结果表明,采用SLM技术成形的体心立方多孔结构存在明显的各向异性。随着线能量密度的下降,体心立方多孔结构的抗压强度先增大后减小,其各向异性程度在最优参数下达到最低。随着微杆直径的减小,体心立方多孔结构的各向异性程度逐步降低;当微杆直径降至0.4mm时,各向异性程度仅为3%左右。研究表明,即使是各向同性的多孔结构,采用SLM技术成形后,也会表现出明显的各向异性;这种各向异性与成形质量和层间界面有关,通过调整工艺参数及修改模型特征尺寸可以在一定程度上减弱这种各向异性。

304不锈钢/T2紫铜超薄板激光搭接焊124-132

摘要:采用波长为1070nm的光纤激光,对厚度均为0.2mm的304不锈钢和T2紫铜超薄板进行了激光搭接焊。采用钢-铜-钢三层搭接方法时,能得到良好的焊缝和较宽的工艺窗口。焊缝显微结构呈现出与焊缝边缘平行的黑色层状花纹。能谱分析结果表明,焊缝下部的铜含量高于上部的。显微硬度测试结果表明,接头硬度最低区域为铜层热影响区,单侧热影响区的宽度在1mm左右。拉伸试验结果显示,断裂位置处于铜层热影响区,其最大拉伸强度为213 MPa。

三维平顶光束激光冲击2024铝合金的残余应力场数值模拟133-138

摘要:采用有限元方法对三维平顶光束激光冲击2024铝合金进行数值模拟,模拟结果与文献中的实验结果吻合。研究了不同工艺参数对材料残余应力场分布的影响。结果表明,随着光斑尺寸的增大,材料的残余应力增大,而表面残余应力的变化梯度减小;随着冲击次数的增加,残余应力增大并趋于饱和;当搭接率为10%时,表面残余应力的变化梯度较小;随着搭接率的增加,深度方向残余应力增加但增幅较小。