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中国激光 2019年第01期杂志 文档列表

中国激光杂志“中国激光大科学装置”专题

“中国激光大科学装置”专题前言9-9

摘要：《中国激光》创刊出版逾500期,值此喜庆时刻,编辑部特别制作了'中国激光大科学装置'专题,奉献给广大读者和激光科技工作者。大科学装置是建立具备强大国际竞争力的大型科研基地的重要条件,也是现代科学技术诸多领域取得突破的必要条件,对科技发展具有重要的里程碑式意义。

上海超强超短激光实验装置10-14

摘要：上海超强超短激光实验装置(SULF)是上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目之一。结合国内外超强超短激光研究现状和趋势,简单介绍了SULF的研制背景、建设现状和未来主要应用和发展方向。

神光Ⅱ激光装置研制15-22

摘要：神光Ⅱ大型固体高功率激光装置是我国激光驱动器发展历史的里程碑,其成功研制使我国高功率固体激光工程与技术、聚变物理与基础物理研究实现了全面且本质的跨越式发展。简要概述了神光Ⅱ激光装置研制中创新发展的大量工程方案与技术手段,举例介绍了神光Ⅱ激光装置在近20年来的高质量运行中取得的众多有国际影响力的研究成果。经多方支持和多年持续发展,已经形成数万焦耳级纳秒激光装置、皮秒拍瓦以及飞秒拍瓦激光装置等,这些装置是我国惯性约束核聚变、强场物理、高能量密度物理等研究领域中重要的物理实验核心平台之一。

中国新一代巨型高峰值功率激光装置发展回顾23-32

摘要：巨型高峰值功率激光装置的总体规模与性能是一个国家在强激光技术研究与应用领域综合实力的集中体现。简要介绍了装置基本结构、关键科学技术与工程问题以及总体设计要素,回顾了两台中国二代巨型高峰值功率激光装置的基本状态与技术特点,展望了未来中国高峰值功率激光技术与工程发展的基本趋势。

上海软X射线自由电子激光装置33-42

摘要：上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源,其最短波长可达到2nm。这台基于1.5GeV C波段高梯度电子直线加速器的激光装置包含1条种子型自由电子激光(FEL)束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站。整个装置的研制分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行,基于0.84GeV直线加速器的SXFEL-TF以掌握种子型FEL级联技术和短波长回声型FEL为主要目标,而SXFEL-UF的目标则是建成可提供5个实验站的用户装置并于2019年底开始首批实验。介绍了SXFEL的基本构成和目前装置研制的进展。

大连极紫外相干光源43-50

摘要：先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来,飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150nm,单脉冲能量大于100μJ,且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲,是我国第一台自由电子激光用户装置,并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置,在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目,目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。

中国激光杂志激光器件与激光物理

光电振荡环路的微波光子变频与移相技术研究51-57

摘要：微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术,若在实现微波光子变频的同时完成移相,可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本研究基于光电振荡环路提出一种可同时完成微波光子变频与移相的方法,利用光电振荡环路对基频微波信号进行上变频,通过改变光电振荡器的输出频率,实现1.6~21.16GHz可调谐上变频;调节可调谐激光器的输出波长,利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位,调谐范围可达50.4°。该方案将微波光子变频与移相技术结合,在拓展光电振荡器应用范围的同时,对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。

正交波罗棱镜谐振腔模式研究58-63

摘要：为了探究正交波罗(Porro)棱镜谐振腔的模式,在菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式的基础上,采用快速傅里叶变换数值模拟的方法,对Porro棱镜谐振腔输出模式进行了仿真计算。通过比较不同脊线宽度和直角制造误差的情况,给出了正交双Porro棱镜谐振腔腔保持单横模运转的条件。仿真结果表明,Porro棱镜的加工误差在18μm以下和角度误差在2″以下可保证输出光斑的完整性。

基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器64-72

摘要：制作了一种单纵模超窄线宽环形腔掺铥光纤激光器,使用未抽运的保偏掺铥光纤作为饱和吸收体,结合光纤光栅法布里-珀罗滤波器,实现了激光器的单纵模运转和超窄线宽输出。实验结果表明:激光器在室温下可以获得中心波长为1942.03nm、光信噪比为63dB的稳定输出。通过100min的连续测量,激光输出功率的波动小于0.62dB,中心波长的波动小于光谱仪的最小分辨率0.05nm,在一定时间内具有良好的稳定性。采用基于频率噪声的线宽测量方法测得0.01s测量时间下的线宽为300Hz,在0.1s测量时间下的线宽约为3kHz。所制作的激光器将在对2μm波段激光纵模及线宽特性有严格要求的领域具有重要应用价值。

可低温工作的窄脉冲宽温激光器73-79

摘要：报道了一种可在低温环境下和100℃以上的宽温范围内稳定工作的纳秒级被动调Q的Nd…YAG激光器。谐振腔采用抗失谐的双Porro棱镜组合腔型,以热电制冷器控温的垂直腔面发射激光器侧面抽运Nd…YAG板条晶体,被动调Q晶体为Cr4+…YAG。在抽运峰值功率为1kW,重复频率为1Hz的条件下,测量了激光器在不同温度下的工作情况。结果表明在-75~40℃温度范围内,激光输出平均能量为18.79mJ,标准差为2.29mJ,脉宽约为4ns,近场光斑直径约为5mm,远场发散角小于0.9mrad。激光器体积小、结构紧凑、可靠性高,十分适合宽温范围尤其是低温环境下的空间激光应用。

中国激光杂志激光制造

基于遗传算法的激光视觉焊缝特征点提取80-90

摘要：提出了一种基于遗传算法的平面焊缝特征点提取方法。采用中值滤波、阈值分割法对焊缝图像进行预处理,以减少噪声;利用种子填充法进行图像分割,提取出激光条纹连通域,根据连通域特征抽象出激光条纹骨架提取的数学模型;重点研究基于遗传算法的骨架提取方法,并采用法向直线扫描法沿骨架方向提取中心点坐标;对骨架中心点进行直线拟合,并利用拉依达准则迭代剔除噪声点,获得激光条纹骨架的准确位置和焊缝特征点坐标。经试验验证可知,该方法能够有效消除焊缝图像中多种噪声及激光条纹宽度的干扰,快速准确地检测出焊缝特征点的位置。

800 MPa级热轧高强钢激光焊接接头的组织和力学性能91-99

摘要：采用光纤激光器对2.8mm厚800MPa级热轧高强钢板进行了激光焊接,通过调整激光功率获得了全熔透焊接接头,观察了不同热输入下焊接接头的显微组织,并测试了焊接接头的显微硬度、拉伸性能和冲击韧性,研究了焊接接头显微组织与力学性能之间的关系。结果表明:焊接接头内不存在软化区,焊接接头的抗拉强度可达到母材水平,冲击功可达到母材的85.6%。

激光冲击强化对304不锈钢疲劳寿命的影响100-107

摘要：采用波长为1064nm、脉冲宽度约为10ns的激光束对304不锈钢进行双面冲击强化处理(LSP),利用三维形貌仪观察LSP试样的表面形貌,采用X射线应力仪测量试样表面的残余应力;采用伺服液压疲劳试验机对试样进行疲劳试验,以得到疲劳裂纹扩展速率曲线;采用扫描电子显微镜观察试样裂纹扩展不同阶段的断口形貌。结果表明:激光冲击强化处理可使试样表面产生最大变形量约为25μm的塑性变形,形成最大值为-218 MPa的残余压应力,并可使裂纹源向试样内部转移;激光冲击强化能显著降低冲击区域处的裂纹扩展速率。基于疲劳裂纹扩展速率曲线再次验证了激光冲击处理可显著提高304不锈钢的抗疲劳性能。

高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金的微观组织与拉伸性能108-114

摘要：采用高沉积率激光熔覆沉积技术制备了GH4169合金试样,研究了沉积率为2.2kg/h时GH4169合金的微观组织和拉伸断裂机制。结果表明:高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金沉积态试样的析出相主要包括Laves相、针状δ相及不均匀分布的γ″和γ′强化相。拉伸测试结果表明,沉积态GH4169高温合金的塑性和强度均低于锻件标准。

2219铝合金阳极氧化膜焊前激光清洗工艺研究115-121

摘要：采用激光清洗技术对2219铝合金硫酸阳极氧化膜进行清洗,研究了清洗速度对阳极氧化膜去除效果的影响;对清洗后的铝合金进行焊接试验,以验证焊前激光清洗工艺的可行性;最后分析了激光清洗阳极氧化膜的机理和特性。结果表明:2219铝合金在焊前通过激光清洗后可获得外观和内部质量良好的焊接接头;2219铝合金阳极氧化膜激光清洗速度的阈值为1079mm·min-1;激光清洗去除2219铝合金阳极氧化膜的机制主要为爆炸和气化,并存在部分弹性震动剥离机制。

超声振动辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗高温氧化性能122-130

摘要：采用超声振动辅助激光熔覆工艺,在GCr15轴承钢表面制备了钴基合金涂层,在750℃/100h条件下分析了试样的微观结构和高温氧化行为。结果表明:超声振动并未改变熔覆层的相组成,只是在近表层形成了更加均匀细小的等轴晶组织。涂层经100h高温氧化后遵循抛物线氧化规律。相比于传统的激光熔覆涂层,超声振动辅助激光熔覆涂层表面形成的氧化膜更加细小致密,且无明显的氧化破裂和剥落缺陷,同时伴随大量高温稳定性好的CoCr2O4尖晶石相生成,氧化增重与氧化速率常数分别减小了19.2%和50.8%,涂层的抗高温氧化性能进一步提升。

选区激光熔化4Cr5MoSiV1模具钢显微组织及显微硬度研究131-139

摘要：采用选区激光熔化(SLM)技术制备4Cr5MoSiV1模具钢试样,研究激光线能量密度η对显微组织、碳元素损耗及显微硬度的影响。研究表明:SLM成型4Cr5MoSiV1模具钢试样的显微组织主要为马氏体和少量残余奥氏体。脱碳反应、飞溅行为和元素烧蚀共同造成碳元素的损耗,当η=950J·m-1时,碳元素损耗率高达17.7%。随着η的增加,试样的晶粒尺寸增大、碳元素损耗率升高、马氏体含量降低;在同一η下,试样过渡区的晶粒尺寸最小、碳元素损耗率最低,而热影响区的晶粒尺寸最大、碳元素损耗率最高。随着η的减小,孔隙缺陷增多;当η过大时,试样将出现冷裂纹缺陷。当η=905J·m-1时,试样显微组织均匀,致密度高,具有较高的显微硬度(熔池中心区域为710.3HV,过渡区为732.4HV)。

光纤激光切割中厚铝合金板工艺特性研究140-147

摘要：为了探究中厚板铝合金光纤激光切割工艺特性,开展了光纤激光切割8mm厚AA2219铝合金工艺实验,系统研究了激光功率、切割速度、离焦量和辅助气压等工艺参数对切缝质量的影响。以根部挂渣高度和切缝下部分倾斜条纹区域所占板厚比例来表征切缝质量。实验结果表明,激光功率和辅助气压是影响切缝质量的最主要的工艺参数,当激光功率增大至5.4kW、辅助气压取值范围增大至1100~1500kPa时,切缝挂渣量最少。最后,为了进一步提高中厚度铝合金激光切割质量,根据空气动力学原理,利用流体力学模拟设计并制作了简易Laval喷嘴,采用该喷嘴进行实验发现,切缝表面倾斜条纹区域范围从0.5降至0.14,而挂渣高度变化较小。