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 2018年第01期杂志 文档列表

中国激光杂志激光器件与激光物理
基于色散波的1μm飞秒光纤啁啾脉冲放大系统1-6

摘要:飞秒激光在工业加工、激光传感、军事国防、科学研究等领域有着重要的应用前景。报道了一个工作在1 μm波段的飞秒光纤啁啾脉冲放大(FCPA)系统。该系统主要包括一个1.5 μm全光纤被动锁模光源、一个1 μm波段非线性频率转换装置、两级掺镱光纤放大器及一个基于透射式衍射光栅对的脉冲压缩器。掺铒锁模光源中心波长为1.55 μm、3 dB光谱带宽为12.9 nm、重复频率为17.5 MHz, 经功率放大后注入一段9.5 cm高非线性光纤中产生1 μm波段色散波, 其中心波长为1070 nm, 3 dB光谱带宽为33 nm。将此色散波脉冲作为种子源通过声光调制器选频后得到重复频率为1.09 MHz的脉冲输出。随后功率放大至11.4 W, 压缩后得到平均功率为7.7 W、10 dB光谱宽度为21.4 nm、脉冲宽度为270 fs、峰值功率为26 MW的飞秒脉冲激光输出。

碳化硅封装高功率半导体激光器散热性能研究7-11

摘要:为研究基于碳化硅(SiC)陶瓷封装的高功率半导体激光器的散热性能, 将其与常用的氮化铝(AlN)陶瓷进行对比, 使用基于结构函数法的热阻仪分别测量SiC和AlN封装F-mount器件的热阻值, 得到SiC器件的总热阻约为3.0 ℃·W^-1, AlN的约为3.4 ℃·W^-1, SiC器件的实测热阻值比AlN器件低14.7%, 实验结果表明SiC过渡热沉具有较好的散热性能。实验进一步测试了两种过渡热沉封装器件的输出性能, 在16 A连续电流注入时, 915 nm波段的SiC器件单管输出功率为15.9 W, AlN为15 W, 测试结果显示SiC封装的器件具有更高的功率输出水平。

5 kW Nd∶YAG端面抽运板条激光器及其光束质量提升12-17

摘要:理论分析了影响二极管端面抽运Nd∶YAG板条激光放大器放大效率的因素, 设计了主振荡功率放大板条连续激光器。使用1064 nm窄线宽光纤激光器作为种子源, 采用两个Nd∶YAG板条激光放大器先串接再双程放大的技术路线。两个Nd∶YAG板条激光放大器的尺寸结构完全相同, Nd∶YAG板条的尺寸均为150.2 mm×2.5 mm×30 mm, 每个板条都是半导体激光器阵列双端抽运。放大器抽运源总功率为21.6 kW时, 实现了5.4 kW连续激光的输出, 光-光转换效率为24.8%, 光束质量β为3.5。在输出光路位置使用狭缝空间滤波器, 光束质量β可以提升到2.5。

捷联惯导系统单位置初始对准可观测性分析18-23

摘要:针对捷联式惯导系统单位置对准可观测性的问题, 以捷联式惯导10状态变量误差方程为研究对象, 利用奇异值分解的方法, 对固定位置对准的系统各状态变量的可观测性进行分析。可观测性分析结果表明:系统的各状态变量非完全可观, 方位失准角的可观测度较低。为了改善对准系统的可观测性, 根据可观测度分析结果及工程应用特性进行模型降阶, 得到7阶卡尔曼滤波参数模型并进行了实验验证。实验结果表明:降阶后的模型对滤波参数的容忍度更大, 且降阶后模型的精度要高于降阶前的精度。

基于注入锁定和时域综合的倍频三角波产生技术24-29

摘要:提出并验证了一种利用载波抑制调制和半导体激光器注入锁定相结合的倍频三角波产生方案。方案中激光器发出的连续光经正弦信号驱动的马赫-曾德尔调制器进行抑制载波调制后分为两路, 一路保持不变, 另一路注入分布反馈激光器锁定放大调制光的高阶谐波分量, 获得六倍频信号。两路信号经相位和功率比控制, 合路后在光电探测器中叠加产生二倍频的三角波信号。实验利用频率为3 GHz和4 GHz的正弦调制信号产生了6 GHz和8 GHz的二倍频全占空三角波信号。理论分析和实验结果均证明了此方案的可行性, 避免了复杂的谱线操作, 所提方案更加简单高效, 在高重复频率三角波产生方面有显著优势。

连续运转Yb∶YAG板条激光器的双波长放大特性30-34

摘要:报道了一种室温条件下工作的高功率激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG板条双波长激光放大器, 稳定的双波长运转在1029.6, 1031.5 nm。基于Yb∶YAG宽带荧光特性, 建立了双波长放大模型, 通过数值模拟研究了不同抽运条件下激光光谱放大输出特性。通过940 nm激光二极管双端抽运Yb∶YAG晶体, 拥有双波长光谱的种子光从晶体一端注入并进行放大。实验结果表明,在1.18 kW注入时获得了6.56 kW的双波长连续激光输出, 与数值模拟结果相吻合。双波长激光放大理论和实验研究为进一步实现高功率光谱合成等应用奠定了基础。

基于WS2可饱和吸收体的窄线宽皮秒脉冲光纤激光器35-40

摘要:针对超短脉冲光纤激光器光谱线宽较大的问题进行研究, 利用RP Fiber软件对激光器腔内脉冲演化过程进行模拟计算, 分析了几种可饱和吸收体对激光器输出脉冲宽度和线宽的影响, 并对激光器的腔长和光纤布拉格光栅(FBG)参数进行了优化。最终, 根据优化结果, 搭建了一种基于WS2可饱和吸收体的环形腔被动锁模皮秒脉冲掺铒光纤激光器, 并利用窄带FBG对输出脉冲的光谱线宽进行压缩, 获得了中心波长为1549.4 nm、脉冲宽度为171 ps的窄线宽超短脉冲输出, 其3 dB光谱线宽为0.02 nm。

高增益掠入射板条激光放大器的实验研究41-48

摘要:为了替代主控振荡功率放大结构中的多级光纤预放结构, 对小信号高增益的掠入射板条放大器进行了模拟和实验研究。利用板条内线性温度梯度引起的轴棱镜结构, 测量了板条晶体的热转换系数。结果表明:0.1 mW和1 W种子光提取时, 热转换系数分别为0.37和0.28;抽运光功率为55 W时, 两种情况下板条最大温升相差16 K;小信号提取时, 板条晶体内的温升是制约增益提高的主要因素;采用0.1 mW种子光注入且抽运光功率为50 W时, 可获得1.8 W的激光输出, 增益高达43 dB, 水平方向光束质量因子Mx^2=1.30, 垂直方向光束质量因子My^2=1.28。

内腔式反斯托克斯激光器的归一化理论解析49-55

摘要:反斯托克斯散射是频率上转换的四波混频效应, 通常反斯托克斯激光器的转换效率较低。因此, 通过理论优化指导实验对提高激光器的性能尤为重要。对平面波近似下的内腔式反斯托克斯激光器的速率方程进行归一化处理, 通过数值求解归一化速率方程组, 得到描述内腔式反斯托克斯激光器运行的一组普适理论曲线, 分析了复合归一化变量对内腔式反斯托克斯激光器性能的影响。并用实验数据对归一化理论进行了验证, 结果表明, 从归一化理论出发所估计出的内腔式反斯托克斯激光器的单脉冲能量、脉冲峰值功率和脉冲宽度与实际测量数据相符, 证明了所提的归一化速率方程组模型的正确性和可行性。

屏蔽罩的优化设计与杂散光分析56-61

摘要:为了解决激光惯性约束聚变系统中屏蔽罩引起的杂散光问题, 建立了屏蔽罩的三维蜂窝结构模型, 提出了屏蔽罩的杂散光分析方法, 分析了屏蔽罩的蜂窝曲率与两蜂窝中心间距对杂散光的影响。结果表明:激光通过屏蔽罩反射, 始终存在反射光光强最强区域; 不同角度的反射光强度峰谷值和光反射回原光束的总能量随着屏蔽罩蜂窝直径和蜂窝间距的增大而增大。基于此, 在设计屏蔽罩时, 应严格控制蜂窝直径与蜂窝间距, 使终端光学系统避开反射光最强区域, 使得散射光相对均匀地分布到立体空间中。

65mJ室温Fe^2+∶ZnSe中红外激光器62-66

摘要:Fe^2+∶ZnSe晶体作为3-5 μm波段极具潜力的中红外激光介质之一, 在材料特性和转换效率等方面具有明显优势。对Fe^2+∶ZnSe晶体的吸收特性进行了研究, 利用自制放电引发的非链式脉冲HF激光抽运Fe^2+掺杂浓度为4×10^18 cm^-3、尺寸为10 mm×10 mm×5 mm的Fe^2+∶ZnSe 晶体, 在室温下获得了65 mJ 的高能量Fe^2+∶ZnSe中红外激光输出, 光光转换效率为31%, 输出激光能量相对于晶体吸收抽运光能量的斜率效率可达37%。

直接液体冷却薄片激光器设计67-74

摘要:详细讨论了直接液体冷却薄片激光器的设计。包括增益模块中晶体和冷却液的选取, 以及流道结构的设计, 分析了增益模块中两类组合方式各自的优缺点。组合方式一中, 需要严格控制激光的入射角以及晶体的切割角, 给出了具体的计算和分析。组合方式二无需特别选取角度, 然而所选的冷却液的折射率要与晶体的折射率尽可能一致。在抽运方式选取方面, 分析了采用端面抽运和侧面抽运对激光器储能以及像差等方面的影响。最终, 理论分析了采用10片Nd∶YLF作为增益介质, 折射率匹配液作为冷却液, 在抽运功率为5 kW时, 激光器输出功率大于1 kW, 光-光效率大于20%, 理论分析和实验结果基本一致。

808 nm连续输出13.6 W单芯片大功率激光器75-78

摘要:通过对大功率激光器腔面光学灾变损伤的研究, 分析了激光器腔面镀膜的损伤机理。为了提高激光器的输出功率, 采用TiO2替换Si作为高折射率材料, 建立非标准膜系降低电场强度, 同时优化膜层材料的粗糙度, 并采用离子源进行清洗和助镀, 有效提高了激光器的腔面光学灾变损伤阈值。结果表明, 所制作的808 nm激光器, 最大连续输出功率达到13.6 W。

914 nm LD抽运高效率腔倒空电光调Q激光器79-83

摘要:高重复频率大能量窄脉宽激光器在激光成像、激光加工、精密测量等领域中得到广泛应用。采用电光腔倒空技术和双棒串接结构, 通过减小热透镜效应的影响并保证振荡光与抽运光的良好模式匹配, 实现了高效率、大能量、窄脉宽1064 nm 线偏振脉冲激光输出。以偏硼酸钡(BBO)普克尔盒作为电光开关, 采用低吸收系数的914 nm光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd∶YVO4晶体, 提高了激光器的热稳定性。在重复频率7 kHz的条件下, 当谐振腔腔长为450 mm, 晶体吸收功率为79.6 W时, 获得了脉冲宽度为5 ns, 最大平均输出功率为35 W, 单脉冲能量为5 mJ的稳定脉冲激光输出, 对应的光-光转换效率为44%。

中国激光杂志激光制造
金属基复合材料WC/SS316L超音速激光沉积行为及电化学失效机理84-90

摘要:利用超音速激光沉积技术在316L基体上制备了WC/SS316L复合沉积层, 并分析了该复合沉积层中颗粒的沉积行为、界面结合、组织结构特征以及其在电化学环境下的失效机理。研究结果表明, 由于激光辐照的软化作用, SS316L颗粒在高速撞击过程中表现出较好的塑性变形能力, 能够实现有效沉积; 在激光辐照和高速粒子塑性变形的双重作用下, 超音速激光沉积层较单一冷喷(CS)沉积层具有更好的界面结合行为。由于高速粒子塑性变形产生了加工硬化现象, 沉积层中SS316L的显微硬度较原始粉末的明显增大。在电化学腐蚀环境下, WC/SS316L界面较易发生腐蚀行为。

Ti811表面原位生成纳米Ti3Al激光熔覆层的组织和性能91-98

摘要:利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811合金表面制备了单道激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪等分析了熔覆层的组织和相组成, 利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度, 利用摩擦磨损试验机和白光干涉轮廓仪测试了熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层为典型的魏氏组织, 在α-Ti围成的晶界中分布着α′-Ti、α″-Ti和β′-Ti, 纳米Ti3Al颗粒弥散分布在熔覆层中; 与基底相比, 熔覆层的显微硬度较, 最高为480 HV; 涂层中弥散分布着大量纳米Ti3Al颗粒, 有效降低了熔覆层的摩擦因数, 提高了熔覆层的摩擦磨损性能。

填材对激光焊接匙孔与熔池三维瞬态行为的影响99-108

摘要:建立了填材送入过程的三维瞬态激光焊接热-流耦合模型与组合热源模型, 在模型中引入了反冲压力、表面张力、热浮力、重力等焊接驱动力。采用流体体积方法追踪匙孔的气-液界面,研究了填材对匙孔三维形态和熔池流动行为的影响。研究结果表明, 在激光填丝焊中, 填材不利于维持匙孔的稳定性, 容易出现匙孔底部闭合的情况; 在激光自熔焊过程中, 匙孔壁面呈现由内向外和由下向上的流动趋势, 这有利于匙孔的稳定张开。

纳秒激光工艺参数对铝/镁异种焊缝成形的影响109-114

摘要:利用纳秒激光对铝合金和镁合金薄板进行了中心搭接焊试验, 分析了纳秒激光工艺参数对铝/镁焊缝成形及力学性能的影响。研究结果表明, 在纳秒激光焊接能量输入低、激光功率密度大、焊接速度快的条件下, 可形成有效的铝/镁焊接接头, 剪切强度达到86 MPa。在5-10 kW激光功率范围内, 焊缝熔深与纳秒激光功率密度呈线性关系, 而与激光持续作用时间和激光点能量呈对数关系。