报道了一种基于大模场光纤级联放大的全光纤高峰值功率纳秒脉冲产生系统。将单模光纤前端系统输出的10ns、100nJ任意整形脉冲输入由芯径15、30、140μm的掺镱大模场光纤级联构成的光纤放大器放大，获得了能量3．2mJ、峰值功率0．3Mw的整形纳秒脉冲。研究了该光纤系统极限输出能力，在高斯脉冲注入的情况下实现了光纤系统10ns／7．2mJ／0．7Mw高能...
采用全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构皮秒脉冲激光器作为抽运源，搭建同步抽运光参量振荡器（OPO），实现了中红外波段的皮秒脉冲激光输出。光纤激光器输出脉冲重复频率为52MHz，脉宽约20ps，中心波长1064nm。使用一块长50mm、极化光栅周期为30．5μm的周期极化掺镁铌酸锂（PPMgLN）作为非线性频率转换晶体，采用信号光单谐振腔结构，在抽运功...
无衍射贝塞尔（Bessel）光束在湍流大气中传输时受到的扰动较小，因此适合于大尺寸准直测量。为了克服传统轴棱锥产生较短无衍射距离的局限，基于传统正、负轴棱锥的光传输特性，提出了两种用于产生长距离无衍射贝塞尔光束的组合轴棱锥。利用光线追迹法和衍射理论模拟了组合轴棱锥的光传输特性。结果表明，两种组合轴棱锥的光传输特性与传统正轴...
利用波动方程，研究了超短脉冲艾里（Airy）光束在自由空间传输时的空间诱导群速度色散（SIGVD）效应，并分析了影响SIGVD大小的因素。通过数值模拟，发现二阶SIGVD效应导致脉冲艾里光束在时域展宽，三阶SIGVD效应导致光束在时域出现非对称的拖尾振荡结构，这表明时域也为艾里分布的光束。因此，通过补偿二阶SIGVD效应，利用三阶SIGVD效应，即可...
基于非稳态场的相干理论，推导了部分空间相干部分光谱相干双曲余弦-高斯脉冲电磁光束在自由空间传输时交叉谱密度矩阵的解析公式。结果表明，双曲余弦-高斯脉冲电磁光束的光谱密度、偏振度和相干度与离心参数、光束的空间相关长度、时间相干长度和场点位置等因素有关。部分空间相干部分光谱相干高斯-尔模型脉冲电磁光束、完全光谱相干高斯脉冲...
针对四薄片串联结构，利用ABCD传输矩阵方法对谐振腔进行优化设计。采用四片Nd：YAG薄片串联，谐振腔采用双凹对称腔，实现了2．15kW的激光输出，验证了激光二极管（LD）抽运薄片激光器的定标放大能力。
为了提高激光系统的整体效率，需要输出激光具有特定的光强分布。基于并行梯度下降（SPGD）算法的自适应光束整形方法凭借其良好的适用性得到了迅速发展，然而其整形效果较大程度地受到目标光束尺寸的影响。提出一种新的光束整形方法：采用SPGD算法对入射光束进行近场整形后通过控制4f系统得到需要口径的光强分布。研究了理想高斯光束和含静态像...
摘要对于O2，O2／He，O2／Ar等的气体放电过程，进行了玻尔兹曼方程的计算求解，获得了电子能量分布函数、平均电子能量、能量利用效率等参数。计算结果表明，获得的电子能量分布函数呈现出典型的非麦克斯韦型分布，这说明在较低的电场强度下不宜采用麦克斯韦型分布的电子能量分布函数。在同样的约化场强（E／N）下纯氧放电的平均电子能量最低，...
报道了通过三级功率放大系统（LD抽运双程放大系统、LD双端抽运放大系统和LD单端抽运放大系统），获得平均功率50w以上的1064nm皮秒激光输出。当皮秒振荡器种子注入功率为6．67W时，经过功率放大系统，最高功率达到53．7w，光一光转换效率为30．07％，皮秒脉冲宽度为10．45ps。采用非线性晶体LBO作为倍频（SHG）晶体，实现平均功率最高达27．16w...
为了研究激光喷丸强化对镁合金耐蚀性能的影响，采用钕玻璃激光对AM50镁合金表面进行喷丸强化实验。结果表明，当激光功率密度约3GW／cm2时，表层材料发生塑性变形，致密度、硬度提高并产生较大的残余压应力，表面残余压应力高达146MPa。电化学极化曲线测试结果显示，激光喷丸表面的自腐蚀电位和点蚀电位较未处理试样分别提高了64mV和92mV，腐蚀...
为研究NZ30K稀土镁合金和AZ31镁合金的异种材料激光焊接，对采用CO2激光焊成的AZ31与NZ30K异种对接焊接头组织和性能进行了分析。在激光功率为4～5kW，焊接速度为4m／min时获得了成形良好的异种镁合金焊接接头。对获得的焊接接头进行了接头组织分析、焊缝区合金元素分布及析出相的分析及接头硬度和拉伸性能的测量。金相观察发现，异种镁合金激光...
针对激光再制造技术自动化、柔性化和智能化的发展方向，开发了一种符合工业应用的集成化大功率柔性激光再制造系统，该系统利用机器人和激光器现有的接口，进行了系统集成的软硬件设计。开展了激光同轴送粉系统和温度检测视觉系统研究，实现了三维激光熔覆以及激光熔池温度检测。应用该系统对钻铤和大型车床导轨进行了激光再制造，取得了良好的...
研究了时效热处理对激光立体成形17—4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）沉淀硬化不锈钢组织及力学性能的影响。光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观测结果表明，经过时效热处理后，激光立体成形17—4PH不锈钢的微观组织主要由淬火马氏体、回火马氏体和第二相强化质点组成。随着时效温度的升高，构成基体的马氏体板条变得更加细小均匀，淬火马氏体向回...
通过使用两种不同波长的飞秒激光脉冲分别与硅材料相互作用，证明了在相同的激光通量下，激光功率和脉冲数之间的比例将对硅表面微结构的形成起决定性作用。在飞秒激光与硅表面相互作用的过程中，脉冲数表征激光与样品之间的作用时间长短，决定了能量传递到材料内部的深浅程度；而激光功率则表征硅表面材料的消融与挥发程度。因此，恰当地选择激...
发展了一种新的强化方法——基于激光冲击的纳米颗粒注入强化，即利用激光冲击产生的GPa量级压力将预置的纳米WC颗粒注入铝合金表面实现复合强化。激光冲击强化技术利用光致冲击波作用材料表面，引入残余应力，提高材料表面性能。作为一种冷加工手段，这种方法避免了铝合金常规热强化方法容易产生的低熔点元素烧损、气孔、裂纹等缺陷，也避免了...
提出一种基于相位补偿的改进内窥超声合成孔径方法，校正因超声波衰减造成的回波相位失真，提高系统的分辨率。分析了超声回波在人体内部传播过程中产生的纵向与横向衰减，得到回波衰减与超声波中心频率及合成孔径系统横向分辨率的变化关系；采用纵向分段互相关的方法估计衰减引起的纵向回波的中心频率变化，补偿超声波波长变化造成的横向回波相...
提出一种用于智能服装中体温与心音同步检测的光纤布拉格光栅（FBG）波长解调方法。基于可调谐法布里一珀罗（F—P）滤波器实现了分布式多光纤光栅的高精度静态波长解调和单光纤光栅的高速动态波长解调。利用梳状滤波器实现F—P控制电压与输出波长关系的实时校准，提高了静态波长解调的精度。通过在控制电压中加入扰动信号，使F-P滤波器中心波长...
通过将单芯单模光纤与多芯光纤纤芯对准熔接后，再在多芯光纤任意位置进行热熔融拉锥，实现多芯光纤光功率的高效耦合注入和光功率在各个纤芯中分布比例的控制，解决了由于多芯光纤结构特殊引起的光源光功率难于直接注入的问题。基于光纤耦合模式理论建立多芯光纤各纤芯之间的耦合模方程，得到各个纤芯中光功率变化与耦合长度之间的变化曲线，并...
采用梯度折射率光纤透镜耦合法实现了半导体激光器到单模光纤的高效率耦合，并在这一系统基础上完善了半导体激光器全光纤耦合的ABCD矩阵理论。实验中，利用梯度折射率光纤的聚焦特性，选取合适的长度，实现了半导体激光器到单模光纤的高效率耦合，最大耦合效率达80．5％。此全光纤耦合方式具有体积小、制作简单、成本低等优点，对低成本、实用...
针对低频周期振动光纤传感的应用，通过光纤光栅的周期调谐，构建了环形腔结构的低频周期扫频光纤激光器。以光纤光栅珐布里一珀罗腔为梳状滤波器，利用光学倍频法设计了光源扫频周期的测量系统。实验产生了7．2Hz的周期扫频激光输出，通过测量系统得到了14．39Hz的倍频电信号。实验结果表明该系统可有效地模拟低频光源周期扫频，并进行扫频频率...
Dy3＋：La2CaB10O19（LCB）是一种性能优良的非线性光学晶体，通过顶部籽晶法生长出了较高质量的掺杂Dy”离子的LCB晶体，尺寸为40mm×25mm×15mm，其中Dy3＋离子的。F9/12-6H13/2能级跃迁可以发射575nm的黄色激光，该激光有望在医学和生物检测研究等领域得到应用。通过对该晶体的b面进行摇摆曲线测量，得到其半峰全宽为16．2＇＇对Dy3＋：LCB晶体...
在SF6气氛中使用飞秒激光对单晶硅表面进行辐照，制造了尖峰状的微结构表面，随后在该表面上通过磁控溅射了一层掺铝氧化锌（AZO）薄膜。考察了样品镀膜前后的表面微结构和光学吸收性能。结果表明，表面尖峰尺寸和间隙会受到激光能量密度的影响，光在这些尖峰中的多次反射是微构造硅在200～1000nm波段具有良好光学吸收性能的主要原因。镀膜后，...
为满足紫外告警系统成像需要，实现对太阳光谱盲区光子图像接受检测的作用，研制了一种紫外成像滤光片。采用电子束（EB）加热蒸发和离子辅助沉积（1AD）的方法，在熔融石英（JGS，）基底上镀氧化铪、氟化镁、紫外二氧化硅等薄膜材料，并借助石英晶体振荡法和光电极值法相结合的方式监控膜层厚度，镀制了满足入射角0°～25°范围内240～280nm波段...
在不同的实验环境条件下，对电子束蒸发制备的ZrO2／SiO2多层膜进行了高低温交变实验。扫描电子显微镜（SEM）和x射线衍射（XRD）的测试结果显示高低温交变前后薄膜内部均无晶体形成，膜层结构也无变化。测试高低温交变前后样片的透射率光谱、面形、激光损伤阈值，并对其进行分析。结果表明，在经历高低温交变实验之后，薄膜元件中心波长处的透...
降低薄膜的吸收对于氧化物薄膜在深紫外波段的应用具有重要意义，为此采用离子束溅射方法分别制备了用于深紫外波段的Al2O3和SiO2薄膜，利用光度法和椭圆偏振法相结合，计算得到其在190～800nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。在此基础上，以这两种氧化物材料作为高低折射率材料进行组合，设计并制备了λ／4规整膜系的193nm多层高反射膜。实...
紫外光通信作为一种新型通信手段，以其保密性高、抗干扰能力强等优点在军事领域得到越来越广泛的重视。为满足紫外光通信系统的要求，在≠210mm的石英基底上，制备了254nm，反射率大于95％，280-600nm平均透射率大于98％并满足角度12°～30°的滤光膜。通过对几种常见紫外材料进行对比研究，选定HfO2和MgF2作为高低折射率材料。以膜系设计理论为...
设计出以可编程控制器、伺服电机放大器、伺服电机和编码器为主要部件的可编程机械斩光器，并将其与多光镊系统相耦合，构建了胶体微粒间相互作用势测量系统。利用该系统测量聚苯乙烯球悬浮液中两个小球之间的静电相互作用势，其结果与胶体稳定理论符合，验证了系统的可靠性。该斩光器具有良好的易用性、兼容性和可移植性。并且该系统能在可控的...
提出一种新的更具普适性的相位高度映射关系，测量中无需考虑系统双瞳连线是否与参考面平行以及成像系统光轴是否与参考面垂直。该映射关系有效地将待标定系数与标定采样点的像素坐标分离开来，系统校准时只需标定与采样点坐标位置无关的常系数，大大减少标定采样点数目，且在校准过程中只需2个标定平面。实验证实了该方法的有效性和正确性。
光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑等优点，在工业和国防领域有广泛的应用前景。受抽运二极管亮度的限制，采用激光二极管抽运的传统高功率掺镱光纤激光器的输出一直限制在千瓦级水平。采用1018nm的光纤激光器抽运掺镱光纤（YDF）是产生更高功率输出的有效方式。1018nm抽运光由激光二级管抽运的光纤激光器产生，其亮...
激光雷达是探测大气强有力的工具，其误差估算是数据处理的一个重要内容。在气溶胶后向散射系数的反演公式中，气溶胶后向散射系数对各直接测量量的偏导数是很难求的，传统的误差传递公式难以发挥作用。针对这一困难，提出了一种直接的误差传递方法，通过比对计算检验了它的合理性和可靠性。并用该方法估算大气分子消光系数、参考点气溶胶后向散...
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