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中国激光 2018年第05期杂志 文档列表

中国激光杂志激光器件与激光物理

百焦耳级有源反射镜钕玻璃激光放大器1-6

摘要：搭建了一套氙灯抽运的有源反射镜钕玻璃激光放大器系统。实验研究了有源反射镜钕玻璃激光放大器的增益特性及能量提取。钕玻璃几何尺寸为380mm×160mm×30mm,掺杂浓度为2.2%（质量分数）。充电电压为23kV时,实验测得系统的小信号增益系数为0.056cm^-1,储能效率为2.0%。充电电压为22kV时,输出激光光斑尺寸为126mm×126mm,脉冲宽度为5ns;预放注入能量为6.67J时,激光放大系统获得最大为349J的能量输出。系统静态波前峰谷（PV）值为8.38λ。

高可靠性瓦级660nm半导体激光器研制7-11

摘要：利用Zn扩散形成非吸收窗口的技术,制备了大功率660nm半导体激光器。在芯片窗口区用选择性扩Zn方式,使得窗口区有源层发光波长蓝移了61nm,有效降低了腔面的光吸收。制备的激光器芯片有源区条宽为150μm,腔长为1000μm,p面朝下用AuSn焊料烧结于AlN陶瓷热沉上。封装后的器件最高输出功率达到了4.2 W,并且没有出现灾变性光学腔面损伤的现象。半导体激光器的水平发散角为6°,垂直发散角为39°,室温1.5A电流下的激光峰值波长为659nm。使用简易的风冷散热条件,在1.5 A连续电流下老化10只激光器,4000h小时仍未出现失效现象。可见,所制备的660nm半导体激光器在瓦级以上功率连续输出时同时具有可靠性高及使用成本低的优势。

马赫-曾德尔干涉仪对抑制延时特征的作用机理研究12-21

摘要：双光反馈和双光注入作为抑制光反馈混沌激光器延时特征峰的两种重要方案,本质上都是通过马赫-曾德尔干涉仪对延时特征峰进行抑制。总结了两种方案中干涉仪对延时特征峰的抑制规律,系统分析了干涉仪在抑制延时特性中的作用与机理。当干涉仪的两臂接近相等时,两路混沌激光的电场强度和相位具有较强的相关性,光的叠加以相干叠加为主,混沌激光的延时特征峰随τd（由于干涉仪两臂存在光程差产生的时间延迟）呈周期性变化;当干涉仪的两臂臂长相差较大且不成比例时,两路混沌激光的电场强度和相位的相关性降低甚至消失,光的叠加为非相干叠加,但是对延时特征峰的抑制仍由干涉项决定,主延时特征峰不随τd变化,同时产生新的延时特征峰。

700 mJ紧凑型激光二极管抽运Nd：YAG主振荡功率放大系统22-27

摘要：报道了一种紧凑型激光二极管（LD）侧面抽运的高能量全固态Nd：YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却,实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100mm、掺杂浓度（原子数分数）为1.1%的Nd：YAG晶体棒,在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350mJ、脉宽为9.7ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5mm、长度为134mm、掺杂浓度为1.1%的Nd：YAG晶体棒作为增益介质,放大后得到了能量为700mJ、脉宽为10ns的激光输出。

可调谐多倍布里渊频移间隔多波长光纤激光器28-34

摘要：实验研究了波长间隔为双倍和三倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器,通过改变布里渊抽运波长实现了多波长激光器的调谐。实验得到了波长间隔为双倍布里渊频移即0.17nm的8个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在110nm（1528~1638nm）范围内调谐;还得到了波长间距为三倍布里渊频移即0.26nm的5个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在60nm范围（1535~1595nm）内调谐。另外,实验还发现布里渊抽运激光波长在激光器自激发振荡波长范围内时,产生的布里渊波长数达到最大值。该研究在密集波分复用光纤通信系统、微波光子学、光纤传感、光谱测量等领域具有重要的应用前景。

窄线宽1064 nm分布布拉格反射半导体激光器35-39

摘要：1064nm分布布拉格反射（DBR）半导体激光器具有窄线宽、输出稳定的特性,在自由空间激光通信用种子光源等方面具有广阔的应用前景。设计了一种单模、窄线宽的1064nm DBR半导体激光器,利用金属有机化合物气相沉积技术生长出InGaAs应变量子阱半导体激光器材料,并制备出腔长为1200μm的脊型波导1064nm DBR半导体激光器。当注入电流为70mA时,室温下该激光器的连续输出功率可达到7mW,3dB光谱线宽为0.12nm。

中国激光杂志激光制造

激光增材制造铝锂合金的热处理组织及T_B相析出40-47

摘要：采用激光增材制造技术制备了铝锂合金,分析了沉积态铝锂合金的显微组织,优化得到了沉积态铝锂合金的双级均匀化退火和固溶热处理工艺参数,并探讨了TB相的时效析出行为。结果表明,经过双级均匀化退火及固溶热处理后,铝锂合金晶界和晶内析出的低熔点富铜相数量减少,铝锂合金的成分均匀性得到提高。当时效温度为400℃时,铝锂合金中析出的TB相数量达到最大;随着时效温度的继续升高,TB相数量逐渐减少。铝锂合金的显微硬度随着TB相含量的增加先减小后增大。

SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响48-54

摘要：采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层,研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC;TiC颗粒起到细化晶粒的作用;添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍,而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。

激光冲击7050-T7451铝合金表面的X射线衍射图谱与微结构的相关性55-61

摘要：采用脉冲激光对7050-T7451铝合金表面进行了激光冲击强化处理。利用X射线衍射仪（XRD）和场发式透射电镜（TEM）,获得了试样表面衍射图谱和微观组织形貌,建立了激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的微结构响应模型。结果表明,当激光功率密度为1.83GW·cm^-2时,试样表面发生了过饱和固溶体的失稳分解;当激光功率密度为2.34GW·cm^-2时,试样表面的晶粒尺寸增大;当激光功率密度为2.85GW·cm^-2时,试样表面产生了纳米晶。激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的XRD图谱与TEM分析结果具有一致性。

热处理工艺对激光增材制造铝锂合金组织及力学性能的影响62-69

摘要：采用激光增材制造技术制备了铝锂合金板材,分析了铝锂合金在热处理过程中析出相的演变及力学性能的变化。结果表明,沉积态铝锂合金主要由α（Al）基体和TB（Al7Cu4Li）相组成,晶界处存在少量富铜相;退火后,TB相更加均匀密集地分布在晶粒内部,富铜相基本溶解,晶界处存在少量Al-Cu-Fe杂质相;固溶淬火后,TB相固溶到基体中,晶内存在少量δ′（Al3Li）相;时效后,主要弥散析出θ′（Al2Cu）和σ（Al5Cu6Mg2）相。热处理后铝锂合金的显微硬度、抗拉强度比沉积态的分别提高了47.6%和87.7%。

高斯模激光冲击钛合金薄壁件应力场的演变机制70-77

摘要：采用数值模拟方法,研究了激光冲击不同厚度钛合金零件时沿零件表面和深度方向的残余应力场分布规律,并通过动态分析,研究了冲击波在不同平面间的反射情况。结果表明,当其他参数不变时,试样的正面残余应力随厚度的增大而增大,而反面残余应力随厚度的增大先增大后减小。当试样厚度为4mm时,正面显微硬度最大值为440.2HV;当试样的厚度为2mm时,反面显微硬度最大值为416.1 HV。冲击波与声阻抗接触面作用产生的拉伸波与压缩波对残余应力场的分布有显著影响。

热源顺序对HG785D高强钢激光-电弧复合焊耦合机理与接头性能的影响78-87

摘要：采用激光-电弧复合焊的方法焊接了HG785D高强钢,研究了不同热源顺序下激光功率和送丝速度对焊接过程的影响。观察了复合焊过程中等离子体的动态变化,并获取了不同热源顺序下等离子体的电子温度和电子密度,揭示了焊接过程热源耦合机理。结果表明,随着激光功率的增大,焊缝熔深先减小后增大;随着送丝速度的增大,焊缝熔深逐渐减小。相较于电弧先导,激光先导等离子体的体积较大且电子温度较高,焊缝熔深较大,同时接头的抗拉强度较大,但塑性较弱,且接头各区域的显微硬度较大。

20 mm厚316LN不锈钢板的超高功率光纤激光自熔焊88-95

摘要：采用20kW超高功率光纤激光器单道焊接了20mm厚316LN奥氏体不锈钢,研究了焊接工艺参数对焊缝成形及宏观形貌的影响,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,采用负离焦可以得到成形良好的焊缝;焊缝组织为单一的奥氏体组织,焊缝上部和底部中心区存在等轴晶粒,焊缝中部中心区为粗大的柱状晶。在优化的工艺参数下,焊接得到的接头抗拉强度为645 MPa,与母材相当。焊接接头断裂于熔合线边界处,为典型的韧性断裂。焊接接头热影响区的显微硬度略高于焊缝和母材。

飞秒激光螺旋加工小孔几何参数演化实验研究96-105

摘要：为了研究飞秒激光螺旋加工工艺参数对小孔成形过程的影响,以304不锈钢为靶材,选取飞秒激光螺旋钻孔工艺的主要参数,基于L25（56）正交表设计了5因素5水平正交实验,分析单脉冲能量、重复频率、旋转速率、焦点下移速率、吹气压力对烧蚀深度影响的显著水平;基于反向传播（BP）神经网络建立这5个因素与材料烧蚀深度之间的关系模型,并利用正交实验数据对网络进行训练,通过附加钻孔实验数据对所建立网络的泛化能力进行测试,结果表明所建立的模型预测误差在3%以内;针对螺旋钻孔的特征参数——焦点下移速率设计单因素实验,得到了飞秒激光螺旋钻孔过程中焦点下移速率对小孔成形影响的规律。

基于三维点云的机器人加工轨迹规划106-114

摘要：为了使机器人准确高效地完成复杂轮廓工件的切削加工,结合点云技术与机器人技术,提出了一种基于三维点云直接生成机器人的切削加工轨迹的算法。搭建了一种以激光位移传感器和机器人为核心部件的点云测量系统,通过坐标关系变换实现了一维测量到三维测量的扩展。通过在线测量获取了被加工工件轮廓的三维点云,采用点云预处理算法和机器人轨迹的生成算法,直接生成了针对被测工件的机器人加工轨迹。仿真结果表明,该测量系统及算法能够准确地提取工件轮廓的三维点云并快速生成机器人的加工轨迹。

粉末回用对选择性激光烧结聚酰胺硬度和冲击韧性的影响115-120

摘要：选择性激光烧结（SLS）是增材制造技术中的一种,在聚酰胺2200（PA2200）的SLS成形过程中,大量的粉末没有被烧结,这部分未烧结粉末的回用对降低成本具有重要意义。然而,未烧结粉末的性能因成形过程中高温的影响而发生改变,回用次数对成形件性能的影响规律尚不明确。使用EOS P110 3D打印系统和EOS PA2200粉末系统考察了粉末回用次数对SLS PA2200成形件硬度和冲击韧性的影响。结果表明：随着回用次数增加,回用粉末的熔点升高;当回用次数超过2次后,成形件内部未熔粉末和孔洞的数量增多,成形件韧性和硬度下降;粉末回用次数不超过2次时,成形件的冲击韧性下降得较少,硬度得到一定提高。

中国激光杂志材料与薄膜

基于组分调节减小AZO表面等离子体损耗的研究121-125

摘要：在蓝宝石衬底上制备了具有不同铝（Al）掺杂浓度的掺铝氧化锌（AZO）薄膜,并对其进行了紫外-可见吸收光谱、霍尔效应、折射率及介电常数测试,研究了Al组分对AZO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响。随着Al组分浓度的逐渐增大,AZO薄膜吸收边发生蓝移且吸收强度逐渐减小,光学损耗减小;同时,载流子浓度与迁移率先增大后减小,而电学损耗先减小后增大。

中国激光杂志测量与计量

面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证126-132

摘要：为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响,研究了轴系跳动误差与测量精度的关系,并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明,当轴系跳动误差在±5μm以内时,由该误差引起的激光追踪测量系统的测量误差不足0.1μm,保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。