研制了一台放电激励重复频率运转的高功率非链式脉冲氟化氘（DF）激光器,采用倍压式储能电路及自引发体放电激励方式,在SF6和D2的混合气体中实现了体积为1.65 L的均匀辉光放电;凭借大流量离心风机提供的8.5 m/s风速实现了电极间工作气体的快速更新;运用介孔碱性分子筛完成对放电产物的吸附处理。实验研究了工作气体参数及充电电压对激光器输出性...
不同偏振态激光诱导金属表面产生条纹结构的研究有很多,但对形成该结构的机理分析较少。通过在光路中插入1/4波片用于改变飞秒激光偏振态,使产生的偏振激光垂直照射到金属钨表面产生条纹结构,进而研究这种条纹结构的产生机理和激光偏振态对产生这种结构的影响。研究发现,不同偏振态的飞秒激光与对应诱导产生的条纹结构之间具有很好的一致性。当1...
为了研究面心立方金属在热力耦合作用下的微观组织,采用分子动力学方法对激光温喷丸在单晶铜内诱导的位错扩展进行了模拟,并使用中心对称参数研究了变形量对位错扩展的影响规律,以及温度对塑性变形诱导位错扩展的作用,进而从加工硬化的角度分析了其对激光温喷丸强化效果的影响。结果表明,激光温喷丸过程中,塑性变形以＂空位簇-不全位错-堆垛层错...
为获得能满足实际需要的高光功率输出,可以将已经成功应用于近红外波段半导体激光器的合束技术移植到量子级联激光器。讨论了量子级联激光器件的共水平面布局设计,这种设计有利于实现稳定可靠的室温连续工作;在量子级联激光器单管器件整形实验中,获得了光束质量因子M2优于2.3的准直光束;在高效率光束合成的实验中获得了85%的合束效率。
报道了一种基于同一台光纤飞秒激光器的双路飞秒激光相干合成技术,获得脉宽只有4个光学周期（14 fs）的少周期飞秒脉冲。通过数值模拟证明了基于自频移孤子的相干合成为拓宽光谱、窄化脉冲提供了一个很好的方法,是获得少周期飞秒脉冲的可行方案。实验中,一台掺镱光纤飞秒放大系统输出脉宽为62 fs,中心波长为1040 nm的近变换极限脉冲,该脉冲分束...
针对多像素光子计数器（MPPC）各像素雪崩电流并联输出、存在光子间隔过小导致脉冲变形而无法分辨光子时刻的问题,结合光子分布与输出脉冲波形,通过数学反卷积,获得了激光测距接收端各探测光子分立时刻的解析解,从而实现了观测量倍增,有助于有效信号的分辨及提取。该方法将单脉冲响应函数近似为高斯形式,分析了MPPC时间抖动的影响,研究了在时间...
基于光纤延时自外差和相位解缠绕技术,提出了一种采用较短的光纤延时线测量单频激光器输出激光频率漂移的方法。从理论上给出了该测量方法的工作原理并分析了测量精度的影响因素;利用一台频率变化可知的激光器对该方法进行了实验验证,实验结果表明该方法能够准确测量激光频率随时间的实际变化曲线;基于此方法,采用6 m的光纤延时线,对一台1550 nm...
研究了双纵模双频微片激光器两模式之间的竞争效应,确定了在具有不同反射率输出镜的双频激光器腔内,模式之间的自饱和与交叉饱和系数的量值。在研究过程中,待定自饱和系数β与交叉饱和系数θ,建立双频微片激光器的耦合速率方程,仿真获得具有不同反射率输出镜的双频激光器输出相对功率并绘制其包络曲线。在实验中,通过改变激光器的腔参数获得双频激...
种子注入单频脉冲光参量振荡器（OPO）是实现差分吸收雷达激光发射源的重要技术手段,且其输出光谱纯度直接影响探测气体对激光能量的吸收,进而影响该雷达系统的测量精度。就种子注入单频脉冲激光器而言,光谱纯度表征在其输出光谱中,种子波长成分所占的比例可以综合反映脉冲激光的输出线宽和频率稳定性等光谱特性。针对种子注入单频1.57μm脉冲OPO...
为了测量87Sr原子光晶格钟的钟激光频率和控制红冷却激光及光晶格激光的绝对频率,实验建立了一套掺铒光纤光学频率梳系统,并将其锁定到了氢钟参考信号上。光梳的可见光测量部分对689、698及813 nm等特定波长功率进行了优化（在同一扩谱支路中不同时获得）,其输出光谱功率大于120 mW,单点频率下的功率在2 nm宽度时大于200 mW。实验得到的外激光和...
激光温喷丸工艺（WLP）结合了激光喷丸强化（LP）和动态应变时效（DSA）的双重优势。为了研究不同工艺温度对IN718合金WLP后高温表面性能稳定性的影响,选取不同温度条件下,即LP（25℃）和WLP（230℃、260℃、290℃、320℃）的IN718合金为研究对象,通过高温保持试验和纳米压痕试验,以残余压应力、纳米硬度和弹性模量为表征指标,探讨了温度效应对W...
随着石墨烯研究的不断开展,图案化的石墨烯成为石墨烯器件应用的重点需求。采用飞秒激光切割的方法对石墨烯进行图案化。研究了飞秒激光能量密度和扫描速度对石墨烯切割的影响,通过光学显微镜和拉曼光谱仪,分析了不同激光参数下石墨烯的切割质量。得到了飞秒激光切割单层和多层石墨烯的能量密度阈值,分别为1.0 J/cm^2和0.8 J/cm^2,最优的激光扫...
进行了2 mm SUS301L-HT不锈钢激光焊和惰性气体保护（MIG）焊试验,对比了两组焊缝在成形、显微组织、力学性能等方面的差别。两种焊接方法焊得的焊缝在成形上有较大不同,激光焊焊缝成形均匀稳定,接头角变形小,熔宽小,热影响区（HAZ）窄,优于MIG焊缝。两种焊接方法焊得的焊缝的金相组织差异较大,激光焊焊缝组织由细小柱状奥氏体枝晶和枝晶间δ铁素...
研究了激光焊接热输入对纳米析出强化钢焊接接头熔深、显微组织及纳米力学性能的影响。利用体视显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的熔深、显微组织进行了分析,通过纳米压入实验对激光焊接接头各区域的纳米硬度和弹性模量进行了研究。实验结果表明：随着焊接热输入增加焊缝熔深逐渐增大,两者之间呈一元线性关系;当焊接热输入低于94 J/mm^2时,焊...
激光冲击强化利用离子体力学效应在金属表面形成较深的残余压应力层,细化表层晶粒,大幅度提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。目前现有实验手段很难获取超高应变速率下塑性变形过程中微观结构演变的动态过程。本文采用LAMMPS软件对在2×10^7s^-1应变率,15 ns的加载时间,300 K温度下的多晶铜塑性变形行为进行分子动力学模拟,获得超高应变...
为了研究1064 nm激光刻蚀聚酰亚胺基底镀铝薄膜的作用机理,采用有限元分析软件ANSYS模拟了激光对聚酰亚胺基底上铝薄膜的刻蚀过程,分析了激光脉冲作用于铝薄膜表面时的能量传输及转化过程,获得了铝薄膜及聚酰亚胺基底中的温度场分布,进一步验证了在脉冲激光作用下由于基底材料易分解而产生的薄膜/基底界面分离机制。
基于非线性光纤环形腔镜（NOLM）及光子晶体光纤（PCF）的自相位调制效应（SPM）,实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF非线性系数为16.98（W·km）^-1,同时在NOLM中引入可调隔离器。PCF及可调隔离器的使用,缩短了NOLM的腔长,同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 d B以上。由于全光阈值器...
提出了一种应用于光纤时间频率传递系统中时间信号的校准和同步方案。分析了基于光学补偿方式和波分复用技术的时频传递系统中本地和远地时间信号同步方案的原理,并完成了实验室内50 km光纤链路的验证实验,时间同步精度为1.6 ps。在110 km的商用光纤链路上完成了时间信号的同步实验,理论计算的时间同步精度为30.0 ps,对时间信号的误差来源进行了...
聚焦光斑光强与光纤出射端总光强的比值（光斑聚焦效率）直接影响基于液晶空间光调制器（SLM）的单光纤数字扫描采样的信噪比。采用顺序坐标上升优化算法控制多模光纤输入端光场分布,实现多模光纤出射端光斑聚焦,通过理论和实验证明了归一化目标函数值与光斑聚焦效率的和近似为常数。为了提高光斑聚焦效率,必须尽可能降低归一化目标函数值。分析...
设计并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构的低功耗聚合物热光开关。聚合物材料具有低热导率和高热光系数的优点,可以有效降低热光器件的功耗。在Si O2衬底上,采用热光系数较大的Norland紫外固化胶（NOA73）作为波导芯层,聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯的共聚物[P（MMA-GMA）]作为波导的上包层,设计了热光开关器件,并对光场和热...
用高温熔融法制备了Er^3＋/Nd^3＋共掺铋锗酸盐玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和在808 nm抽运下的荧光光谱。研究表明：对应于2.7μm发光,Er^3＋/Nd^3＋共掺铋锗酸盐玻璃具有大的自发辐射几率（58.46 s^-1）和受激发射截面（8.34×10^-21cm^2）。通过对铒钕离子之间能量传递微观系数和效率的计算得知,钕离子不但可以增加铒离子2.7μm发光上能级的布局数...
基于热传导理论和实验相结合研究了连续CO2激光辐照Ge20Sb15Se65硫系玻璃作用下的损伤特性和机理。研究表明：Ge20Sb15Se65玻璃在高功率密度的CO2激光作用下,会出现陨石凹坑、微裂纹和空洞等损伤特征,其原因在于杂质吸收和多声子过程引起的热积累作用导致样品表面温度急剧升高,使得玻璃中熔点较低的Se元素组分气化蒸发,导致玻璃材料分解。当样品...
为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）孔隙率与光热辐射（PTR）信号的影响,建立了四层PTR理论模型,并搭建了相应的实验平台。采用三种不同直径的激光束分别对9种孔隙率的CFRP样品进行了实验,以玻璃碳为参考材料,对所得PTR幅值和相位信号进行了规格化处理。实验结果表明,在功率一致的条件下,相同调制频率下的PTR相位随着激光直径的减小而增加,而幅...
基于表面热透镜技术搭建了光学薄膜弱吸收测量系统,使用不同功率的抽运光辐照样品,并通过光束质量分析仪记录经样品表面反射后的探测光强度的空间分布,以探测光强度最强点所对应的像素坐标为中心两边对称取多个像素点表示不同尺寸的接收器,从而分析不同尺寸光电信号接收器得到的光热信号强度。结果表明,随着接收器尺寸的增加,探测面积覆盖范围超...
所有的机械导轨运动副都具有三个回转自由度或称作为角运动误差,包括俯仰角、偏摆角和滚转角误差,其中滚转角由于其产生的特别原因,而最难测量。针对现有的以对称的双楔角棱镜和对称的双楔面反射镜组成的滚转角测量干涉仪,提出了利用单楔角和单楔面反射镜的高精密滚转角测量干涉仪系统。由于系统所需光学元件较少,在实现相同测量分辨率的情况下,...
基于1560 nm激光单次通过PPLN晶体倍频到780 nm激光的实验,分析了准相位匹配倍频过程中非线性转换系数与温度之间的关系。详细计算了考虑晶体极化周期的热膨胀时,晶体非线性转换系数和匹配温度的变化。采用有限元的方法,计算了激光穿过PPLN晶体时,整个晶体和出射端面的温度场分布,并由此给出了出射面的非线性转换系数的分布情况,重点分析了晶体...
提出了一种基于激光三角法光线折射补偿对透明平板厚度测量的方法,设计了基于单激光位移传感器的透明平板厚度测量装置,并应用于准分子激光投影光刻加工透明材料时的像面校准。首先构建了激光三角法测量情形下偏折光线和透明平板位置之间的关系,分析了散射光斑因折射发生的位置偏移量与平板厚度之间的关系,以及透明平板与散射基面的间距和散射基...
对于精密光学元件表面微米亚微米量级的表面缺陷,光在缺陷处会产生强烈的衍射和散射效应,其在像面的分布情况不能简单地使用几何光学进行解释。采用时域有限差分方法（FDTD）建立了光学元件截面为三角形、矩形的表面缺陷的电磁理论模型,模拟仿真得到了缺陷附近区域及像面的散射光分布情况。并使用电子束曝光、反应离子束刻蚀工艺制作了矩形截面...
干涉仪参考镜面形离焦误差难以精确标定,是导致拼接累积效应、制约平面子孔径拼接系统检测精度的主要因素。推导了参考镜离焦与拼接累积误差、拼接次数间的定量表达式,基于该表达式在拼接过程中标定并去除参考镜离焦误差,降低拼接累积误差。对450 mm×60 mm的平面镜进行了8个子孔径的拼接检测,与大口径干涉仪检测结果比对,去除参考面离焦误差前后...
旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成,1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源,对其进行误差标定和补偿,可有效提高测量精度。为此,通过研究旋转波片测量法和傅里叶分析法,推导出入射光束斯托克斯参量与1/4波片参数误差之间的关系式,从而...
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