中国激光杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

中国激光 2017年第11期杂志 文档列表

中国激光杂志激光物理

基于谐振腔内非均匀介质耦合效应的矩阵计算1-7

摘要：基于谐振腔内的非均匀介质对激光横模的耦合作用，提出了一种用于计算谐振腔内稳定振荡模式的矩阵算法。激光横模在谐振腔内往返传播时，其能量在非均匀介质的作用下发生耦合，原本不相干的模式逐渐变得相干。经多次往返传播后，各横模将按一定的能量比例线性叠加，形成稳定振荡的模式。给出了非均匀介质耦合效应的耦合矩阵，并将往返传播的激光场表示成向量形式，用矩阵计算的方法对介质前后的光场变化进行计算。建立了一个稳定平凹腔模型，对谐振腔内激光场的传播进行了矩阵计算，在不同条件下计算得到了多个稳定振荡模式，计算结果与理想模式符合得很好。该研究在一定程度上证明了非均匀介质耦合效应的存在，并提供了一种新的快速计算谐振腔内稳定振荡模式的方法。

单频纳秒脉冲激光中心频率实时监测技术8-14

摘要：基于光学外差法，设计并搭建了一套脉冲激光中心频率实时监测系统。频率特性已知的连续光经移频后与待测的单频纳秒脉冲光发生拍频，用光电探测器和数据采集卡记录合成光强信号，分析拍频信号的频谱，即可获取待测光的中心频率信息。实验用一台连续单频输出1．57肛m激光器作为参考光源，采用移频、斩波、自拍频的方法对测试系统的测试速率和测试精度进行了评估，得出该系统的响应时间为6ms。对于脉宽为30ns左右的激光脉冲，采样率为2GSa·s-1时，测试系统的均方根误差不超过O．07MHz。

Nd：GdVO4和Nd：YVO4晶体发射截面谱及微片激光器光谱的实验研究15-21

摘要：实验研究了Nd：GdVO4和Nd：YVO4晶体发射截面谱的温度特性，并根据发射截面谱与激光波长的对应关系，进一步研究了温度对Nd：GdVO4和Nd：YVO4双频微片激光器输出光谱的影响。实验结果表明，在所研究的温度范围内，随着温度的升高，Nd：GdVO4和Nd：YVO4晶体发射截面谱的中心波长发生红移、峰值下降，且均与温度呈准线性关系；对应的双频微片激光器波长也随温度升高呈现线性红移，但双频频差保持不变；在晶体发射截面谱和激光波长的共同红移作用下，双频激光分量的功率均衡度发生变化。

改善Nd：YAG掠入射板条激光器增益介质热效应的研究22-28

摘要：增益介质的热效应是制约掠入射板条激光器获得高功率和高光束质量的重要因素。采用Nd：YAG和蓝宝石晶体键合的方法，研究掠入射板条激光器增益介质的热效应。理论模拟了Nd：YAG与蓝宝石键合晶体增益介质的温度场分布和热焦距。实验对比了Nd：YAG和蓝宝石键合晶体与单块Nd：YAG晶体增益介质的输出特性：在相同腔长和抽运的自由振荡条件下，键合晶体的最大稳定输出功率比单块Nd：YAG晶体提高了26％；当抽运功率为44w时，键合晶体相对于单块Nd：YAG晶体热焦距增长了69％；同时，键合晶体宽度、厚度方向的光束质量因子Mx2-1．84、My2=2．29，单块Nd：YAG晶体宽度、厚度方向的光束质量因子Mx2=2．92、My2=4．38。理论分析和实验结果表明，Nd：YAG和蓝宝石键合晶体能够降低掠入射板条激光器增益介质的热效应，有利于输出功率和光束质量的提高。

基于半导体激光器堆栈的光纤耦合技术29-34

摘要：由于半导体激光器快慢轴方向的光束质量相差较大，为完成半导体激光器堆栈的光纤耦合，通常采用棱镜堆对光束进行整形。提出一种先填充快轴方向暗区、后旋转重排的光束整形技术，基于棱镜内部的全反射和平行平板对光束的偏移作用，在不使用棱镜堆的情况下完成了整个光束的整形过程。所提技术可将8个巴条组成的半导体激光器堆栈耦合到芯径为200μm、数值孔径为0．22的光纤中，输出功率可达544．47W，系统的光一光转换效率达到85％。

铌镁酸铅-钛酸铅透明陶瓷电光效应的温度特性35-41

摘要：为了研究铌镁酸铅-钛酸铅（PMN—PT）透明电光陶瓷在275-325K下的电光效应，观察了不同尺寸铁电畴的形貌，测量了不同铁电畴尺寸陶瓷的电光系数，从铁电性的角度分析了温度对透明陶瓷电光效应的影响机制，并对不同波段电光陶瓷的电光效应进行表征。结果表明：低温时陶瓷的电光系数较大；电光系数随温度升高而减小，但其变化趋势会因波段不同而略有差异，这从微观上解释了陶瓷介电性能的变化是温度改变导致电光性能发生变化的原因。

中国激光杂志激光制造

基于环形抛光的稳态确定性抛光方法42-50

摘要：针对环形抛光中抛光盘的面形难以精确控制的问题，以Preston方程和Winkler假定为基础，建立光学元件抛光的基本模型，通过理论分析和计算机模拟与实验，深入研究环形抛光的系统特性。结果表明，系统存在一个保持盘面面形不变的状态，此时的状态为系统的平衡状态，在平衡状态下抛光工件时无需调整校正板位置即可连续获得高精度平面；在不同的工况下，系统平衡状态对应的校正板位置不相同，应用建立的模型定量研究平衡状态下校正板位置与工件尺寸的关系。实验证明在平衡状态下抛光工件时工件的面形精度和加工效率都得到了提高。

铜合金表面激光熔覆Ni-Ti-Si涂层微观组织及耐磨性能51-57

摘要：利用激光熔覆技术，在铜合金表面制备了两种Ni—Ti—Si复合涂层，测试并分析了涂层的组成、微观组织和摩擦磨损性能。结果表明，在Ni-15Ti-15Si涂层（涂层1）中主要形成了枝晶状的TiSi、TiSi／TiNi。共晶和γ-Ni相，而在Ni-35Ti-15Si涂层（涂层2）中主要形成了黑色树枝状的Ti2Ni3Si强化相和白色带状的Ti2Ni相；涂层2的平均显微硬度值为涂层1的1．3倍，约为铜基体的9．5倍；室温环境下涂层2的平均摩擦系数约为0．54，较铜基体的摩擦系数降低了35％，因此具有优异的耐磨性。

基于三维真实表面的激光透射焊接聚碳酸酯工艺研究与数值模拟58-65

摘要：研究了激光透射焊接聚碳酸酯工艺，从断口形貌及材料吸光率两个方面探究了焊接质量与表面粗糙度的关系。基于Weierstrass—Mandelbrot函数与实测点数据，构建了三维真实表面模型，进行了单板焊接温度场的数值模拟。实验结果表明，随着试件表面粗糙度的增加，焊接质量下降。模拟结果表明，粗糙表面比光滑表面先到达最高温度，而光滑表面的最高温度高于粗糙表面的；随着焊接速率的增大，焊接温度整体减小，且具有不同粗糙度的表面的温度变化曲线逐渐重合。

激光填丝焊对熔池动态行为及焊缝成形的影响66-73

摘要：通过SIC颗粒示踪法获得了焊丝填充对熔池表面流动的影响规律，分析了不同的焊接工艺、焊丝填送模式和送丝角度对熔池表面波动行为及焊缝成形的影响。结果表明，在激光自熔焊过程中，熔池表面液态金属向后方及熔池另一侧流动，熔池表面波动较剧烈，焊缝表面出现凹陷缺陷；在激光填丝焊过程中，熔池表面金属全部表现为从前向后的快速流动，熔池表面波动相对稳定，焊缝表面成形良好。在激光填丝焊过程中，焊丝的过渡模式对熔池表面稳定性有显著影响，降低送丝角度有利于获得稳定的液桥过渡及减少焊缝气孔缺陷。

中间层对304不锈钢／铌激光焊接头组织及性能的影响74-80

摘要：利用纯铜、纯银、纯钨、纯钒、纯钽和纯钼等不同金属材料作为填充金属，采用预置中间层的方法，进行了304不锈钢（304SS）与铌的激光焊接试验。结果表明，在被选择的填充金属中，铜和银作为中间层可以实现304SS与铌的焊接，前者接头强度最高，强度峰值达到250MPa，是最优填充金属；随着铜层厚度的增加，铜层对于Fe。Nb的阻碍作用增强，接头强度提高，但是铜层厚度不能过大。

50mm厚SA508Gr.3Cl.2钢超窄间隙激光填丝焊接头组织与性能81-88

摘要：采用超窄间隙坡口和光纤激光填丝多层焊工艺，焊接了50mm厚的SA508Gr．3Cl．2核电用钢，测试并分析了接头的微观组织和性能。结果表明，焊接接头无宏观缺陷；热处理后接头中部焊缝中心组织主要为上贝氏体和针状下贝氏体，母材侧热影响区的粗晶区组织为高温回火马氏体，硬度为280HV。焊接接头拉伸试样的拉伸断裂位置均位于母材，接头抗拉性能良好。接头上、中、下部位的焊缝冲击韧性均小于母材的，但焊缝冲击试样的断口形貌仍具有一定的韧性断裂特征。

激光熔化沉积TC4-Cu双相涂层的结构与性能89-96

摘要：基于激光熔化沉积技术，采用A3钢作为基材，铜合金作为过渡层，TC4合金作为涂层，制备了TC4-Cu双相涂层，并对涂层界面的组织、化学成分和组成相进行了分析，同时，对涂层的硬度和耐蚀性能进行了测试。结果表明，TC4-Cu—Fe界面发生了原子相互扩散，界面处形成了α-Fe、α-Ti等固溶体，结合区组织细小，过渡层成功阻碍了Ti原子向Cu-Fe界面的扩散；TC4-Cu双相涂层的平均显微硬度约为500HV，约为基材的3倍；TC4-Cu双相涂层的耐蚀性能略高于商用TC4合金的，远高于A3钢的。

多焦点激光分离厚透明材料97-104

摘要：基于激光热裂纹控制法，提出了多焦点激光分离厚透明材料的方法。通过理论计算与ZEMAX软件模拟相结合的方式，设计了能形成三个焦点的光路系统，并利用该系统进行了夹层玻璃、磷酸二氢钾（KDP）晶体、超白玻璃等透明材料的切割分离实验。结果表明，利用该方法得到的表面平整光滑，无亚表面损伤，粗糙度小，有效解决了单个激光焦点热裂纹分离方法受材料厚度限制的问题，该方法具有很大的应用前景。

平吹气流下镀锌钢板的零间隙激光搭接焊研究105-113

摘要：为了解决镀锌钢板在激光焊接过程中由锌蒸气引发的焊接缺陷问题，在小孔上方施加平吹辅助气流．以维持小孔持续稳定张开并形成稳定的锌蒸气逸出通道；研究了平吹气流量对镀锌钢板零间隙激光搭接焊缝成形质量及力学性能的影响．通过焊接过程的实时监测和数值模拟分析了平吹气流对锌蒸气有效逸出的作用机理。结果表明，对厚度为1mm的DP590镀锌钢板进行零间隙激光搭接焊时，平吹辅助气流能有效促进锌蒸气的逸出，从而获得表面质量和力学性能较好的搭接接头。

中国激光杂志测量与计量

拍瓦级激光参数测量中脉宽测量可靠性分析114-123

摘要：高能拍瓦激光的高精度脉宽测量对离轴抛物面镜焦斑功率密度的诊断以及光栅损伤阈值的分析都具有重要意义。分析了光束指向性和近场分布的周期性调制这两方面的误差影响。结果表明，当反射镜稳定性在5μrad时，光束指向性的误差最大为O．03％。当近场调制周期增加时，误差降低；而调制度增加时，误差增大。另外，采用镜像结构能降低近场缺陷导致的测量误差。当调制深度为1．5、调制周期大于10时，综合误差小于20％，最小可降至10％。镜像结构的误差均小于15％，最小可降至0。在拍瓦级激光脉宽测量实验中，证实了近场调制对于脉宽测量的影响及改善效果。

吸收介质复折射率的一种测量方法124-129

摘要：研究了经过尖劈形吸收介质的光束的实折射角，获得了复折射率实部和虚部与实折射角之间的关系。结果表明，当已知空气折射率、尖劈形吸收介质的复折射率及顶角时，则可计算出实折射角。将两束光分别垂直入射到两个具有不同顶角的同材料尖劈形吸收介质中，测量从斜边出射的该两束光的实折射角，即可反演得到吸收介质复折射率的实部和虚部。数值模拟结果显示，当顶角较小时，实折射角与顶角近似呈线性变化关系；当顶角较大时，实折射角随顶角的变化趋于平坦；在实部相同的情况下，实折射角的大小随复折射率虚部的增大而减小。

基于多视觉线结构光传感器的大尺度测量方法130-140

摘要：为解决现有线结构光大尺度测量标定复杂、精度不高的问题，提出了一种基于多视觉线结构光传感器的大尺度、高精度测量方法。多视觉线结构光传感器含1个激光器和多个等间距并排的相机（一主多从），相互间有1／3左右重叠视场（0FOV），光束覆盖所有相机视宽。传感器标定只需简易的棋盘格靶标，按张氏标定法采集靶标图像、标定传统参数；此外，考虑相机视角的不变性，利用OFOV内标定图像的已知特征角点，经图像配准可预标定相邻相机图像拼接的变换矩阵。变换矩阵的逐步连乘得到任意从相机图像转换到主相机成像平面的透视变换模型（PTM）。该方法通过各相机同步采集大尺度物体的局部光条图像，再利用PTM将所有局部光条快速拼接成完整的光条图像，最终经光条坐标提取、换算得到光条位置的三维坐标。实验结果表明：与已有方法相比，该方法使用简便、精度更高，重构模型平均构造深度与真实模型仅差8．3％。