研究了一种准连续工作下二极管抽运的高功率高效率Nd：YAG平面波导激光振荡器。实验采用尺寸为1 mm×10 mm×60 mm的平面波导作为增益介质, 搭建平平腔实验装置, 研究了平面波导激光器在不同输出镜透射率和不同重复频率下的激光输出特性。实验结果表明, 当输出腔镜透射率为79%时, 在重复频率为500 Hz、工作电流为200 A下, 获得1064 nm激光的平均输...
采用正支虚共焦非稳腔对非链式脉冲HF激光谐振腔进行了优化, 提高了激光光束质量。采用不同放大倍率和不同模体积直径, 设计了5种不同参数的激光谐振腔。利用聚焦法测量了焦面远场光斑, 采用衍射极限倍数法分析了激光光束质量变化规律, 比较了不同腔参数激光脉冲能量的变化规律。实验结果表明, 非稳腔放大倍率大于2.5倍情况下, 可以得到约2.3倍...
通过检测与计数电路可以将激光陀螺输出的光电信号进行放大、整形、鉴相, 输出与陀螺转角成正比的脉冲信号。由于激光陀螺输出的是微弱光电信号, 且检测电路存在散粒噪声和热噪声等干扰, 因此提高检测电路信噪比对保障计数电路功能正常来说至关重要。为提高检测电路信噪比, 需保证陀螺输出光功率尽可能大。根据激光器的功率输出公式推导计算了使...
报道了一种新型小体积的半导体激光端面抽运国产Dy∶YAG单晶的黄光激光器。根据Dy∶YAG激光晶体的特殊能级结构, 采用半导体激光抽运, 利用4F9/2→6H13/2的能级跃迁, 室温下直接获得582.7 nm的黄光激光。抽运源采用蓝光LD, 通过温控系统调节LD的工作温度, 优化中心波长至447.3 nm, 从而实现抽运光波长与Dy∶YAG晶体吸收谱线的较好匹配。在吸收抽...
在高能量抽运激光脉冲的传输与放大过程中，激光放大器的增益饱和效应会导致激光脉冲产生时域畸变，使输出激光脉冲无法保持其时域的平顶型分布。因此，需要对抽运激光脉冲进行时域预整形，以补偿放大器中的增益饱和。提出了一种基于光一光同步放大的时域整形技术来补偿增益饱和引入的时域畸变。该技术基于传统的放大模型，不受激光脉冲宽度的限...
为了研究移动脉冲激光刻蚀单／双层金属／聚酰亚胺基复合材料的规律，利用有限元方法建立了移动纳秒脉冲激光刻蚀的通用模型，讨论了移动速度对激光刻蚀深度的影响，分析了金属铝薄膜和双层金属膜在移动脉冲激光作用下的温度变化规律。结果表明，当激光移动速率一定时，刻蚀深度开始时不断增加，但增加幅度逐渐减小，刻蚀深度逐渐趋于一定值，即...
为了提高碳纤热塑复合材料（CFRTP）／不锈钢激光直接连接（LDJ）数值模拟的准确性，在实验的基础上拟合得到接触热导率计算公式，建立了考虑界面接触热阻的三维有限元传热模型。理论仿真结果与实验结果的对比分析表明，与传统模型相比，热接触模型更符合实际情况，可用于表征夹具压力对激光连接效果的影响。在激光功率为339W、夹具压力为0．1MP...
利用声发射仪对脉冲光纤激光诱导背向湿式刻蚀蓝宝石的过程进行了试验研究。在激光诱导背向湿式刻蚀蓝宝石的过程中检测到的声发射信号包含丰富的特征信息；利用声发射信号的幅度、能量计数和撞击计数等特征参数对激光诱导背向湿式刻蚀蓝宝石过程进行表征；蓝宝石未被切穿时声发射信号表现为声发射事件少，幅度大（90～100dB），能量计数较大，...
通过微合金C—Mn钢的焊接试验，研究了不同保护气对激光焊接接头组织和性能的影响。结果表明，在相同的激光焊接热输入条件下，N2、Ar、空气三种保护气焊接均可获得全熔透焊缝，但N2气保护条件下焊缝区凹陷最为明显。焊缝区组织均以板条马氏体为主。空气环境下焊缝区形成少量针状铁素体，夹杂物数量明显多于N2和Ar气保护下焊缝的，且大尺寸的夹...
摘要研究了激光冲击强化（LSP）对316L不锈钢熔覆层表面显微硬度、残余应力以及微观结构的影响。结果表明，LSP后熔覆层表面的显微硬度和残余应力得到明显改善；微观结构发生明显变化，晶粒由柱状晶转变为等轴晶，晶粒得到细化；熔覆层自腐蚀电流密度降低，材料耐腐蚀性得到提高。
液相脉冲激光烧蚀法（PLAL）具有绿色环保、适用范围广及可制备复合材料等优点，受到学术界的广泛关注，但是较低的制备效率限制了它进一步发展。将微流控技术与液相脉冲激光烧蚀法相结合，在硅基微流控芯片中实现了快速高效制备晶格型（400-800nm）和球型（100～300nm）硅纳米结构。通过扫描电子显微镜和光谱仪对其形貌结构及分布情况进行了测...
为了修复矿用刮板输送机链轮，运用了金属3D打印技术在34CrNiMo6钢板材上进行打印试验，并对打印结果的金相组织、显微硬度及压痕、耐磨性进行了相关测试。试验结果表明，打印层硬度为基材硬度的2～3倍，且打印层耐磨性明显提高。展示了利用金属3D打印技术来修复链轮的整个工艺流程，通过使用三维激光扫描仪来扫描标准和磨损链轮并获得其点云，...
研究了高功率光纤激光与脉冲气体保护焊（GMAW—P）复合焊接中的等离子体动态行为、熔滴过渡模式以及电信号特征。结果表明，光纤激光焊接可以采用纯Ar气作为保护气体，GMAW-P电弧与光纤激光复合后会导致激光等离子体膨胀增大，电弧的弧长变短。比较电压概率密度可以看出，激光引导模式相较于电弧引导模式时的负载动态波动更为剧烈。
针对自适应性低的焊缝跟踪系统在实际焊接环境中易受噪声干扰的问题，结合深度卷积神经网络强大的特征表达能力和自学习功能，研究了基于深度分层特征的焊缝检测和跟踪系统，该系统可精确地从噪声污染的时序图像中确定焊缝位置。为彻底解决焊枪依循计算轨迹运动所出现的抖振问题，设计了模糊免疫自适应的智能跟踪控制算法。实验结果显示，在强烈...
为提高17—4PH不锈钢的耐水蚀性能，利用激光熔覆方法在其表面制备了Stelite6合金涂层。研究了涂层的微观组织形貌、相组成以及元素扩散行为，分析了涂层的硬度分布和耐水蚀性能。结果表明，Stellite6涂层微观组织由平面晶、胞状和柱状晶、树枝晶以及等轴晶组成，物相组成包括面心立方（FCC）结构的γ-Co固溶体和M23C6、Cr7C3、CoCx等，Fe、Co元...
研究了不同Al-Si镀层去除状态下Usibor1500钢激光拼焊后和热成形后焊接接头的组织特征，并采用室温拉伸试验测试了热成形后焊接接头的力学性能。结果表明，拼焊后的焊缝区显微组织为粗大板条马氏体和在光学显微镜下呈白色不均匀的第二相，白色相随着去除镀层部位的增多而减少。接头拉伸断裂模式与焊缝中白色相的分布情况相关。镀层去除状态对激...
利用飞秒激光成丝效应对2mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯材料在空气环境下进行打孔实验，总结光丝长度随飞秒激光平均功率的变化，利用扫描电子显微镜初步分析深微孔的表面形貌并测量孔径的大小，然后分析孔径、深宽比以及锥度随激光平均功率和加工时间的变化规律。研究结果表明，随着飞秒激光平均功率的增大，孔径大小和锥度均有着明显的增大趋势，且...
为了研究脉冲激光冲击效应对定域电沉积铜晶粒及其表面形貌的影响，搭建了脉冲激光电化学复合沉积实验系统，并进行了理论分析和实验验证。对沉积过程中的冲击效应进行了检测，采用扫描电子显微镜观察沉积体的表面形貌。结果表明，利用脉冲激光与电沉积液的相互作用，可细化定域电沉积晶粒。此外，激光能量增大时，沉积体晶粒细化，宽度增大，沉...
搭建了一套光纤相位噪声抑制系统。通过环外自拍频，得到噪声本底的秒级频率稳定度为6．8×10^-18，2000s平均时间后达到2．3×10^-19。利用该系统可实现窄线宽激光频率在1．6km实际光纤链路中的传输，传输后环外自拍频信号的秒级频率稳定度可达1．2×10^-17。基于连接两个实验室的808m实际光纤链路，将此系统应用于1．5μm超稳激光的比对，通过拍频...
针对现有的360°三维测量系统结构复杂、标定要求高、测量时间长等问题，提出了一种结构简单、测量速度快的单传感器360°三维测量系统和一种操作方便、精度较高的标定方法。该系统由条纹投影系统、摄像机、两个前表面反射镜组成。测量时，物体点云数据由三部分组成，前表面通过摄像机获取，对应于所拍图片的中间区域，左右两面分别由左右两块前表...
在三维数字散斑整像素相关搜索中，先利用极线约束和投影校正原理将相关搜索范围从整个图像约束到投影校正后的同一水平极线上，再利用视差约束缩小搜索范围，该相关搜索过程非常耗时。在投影校正和视差约束的基础上，提出了基于灰度约束的三维数字散斑整像素相关搜索方法，该方法可进一步滤除视差范围内大部分的待匹配点。当有效点个数为85783...
卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统，卫星上均装载了激光反射器，以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力，上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进，在...
对电寻址振幅型空间光调制器（SLM）在高功率激光系统中存在的问题进行了分析。理论分析了电寻址空间光调制器的黑栅效应对光束近场光束整形效果的影响，提出了通过优化空间滤波器的小孔参数获得最佳整形效果的技术方案，并计算了小孔滤波后的能量利用率。同时，分析了液晶空间光调制器的开口率对光束整形的影响，为了提升近场整形精度，空间光...
提出了基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）硬件控制平台将空间激光耦合至单模光纤（SMF）的自适应耦合技术。将自适应光纤耦合器作为激光接收器件和像差校正器件，使用基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的FPGA硬件控制平台实现SMF端面对聚焦光斑的自适应跟踪，算法的双边迭代速率达到了3kHz。实验结果表明，该控制系统可补偿SMF接收端面最大约9μm...
研究了轨道角动量（OAM）模式在柚子型微结构光纤（MOF）中的传输。光纤纤芯周围存在一层直径为3μm的柚子型空气孔，由于空气孔与光纤纤芯之间存在较大的折射率差，传输的光被局限在纤芯中，从而形成稳定的传输模式。通过有限元法对光纤中的矢量本征模式进行模拟，得到了模式的有效折射率和模场分布。结果表明，MOF在630nm波长附近可支持10个OAM...
互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起，为了实现神经网络的大规模计算，权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器（VOA），研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、模数转换器、数模转换器和放大器等模块，可以根据接收的光信号快速计算查表，可对VOA的衰减值进行实时在...
提出了一种基于微光学阵列差分真时延网络的光学多波束合成系统，研究了该系统中结构参数与波束形成性能的关系。通过改进基于微光学阵列差分真时延网络的参数，优化了差分真时延网络的初相位以及幅相一致性；通过改进天线单元的参数结构，优化了各个天线单元的方向图，解决了合成波束时容易出现栅瓣及波束较宽的问题。所提系统可抑制栅瓣，得到...
为了获得激光焊接工艺参数对离体生物组织融合效果的影响规律，设计实验探究了激光功率、激光扫描方式等参数对离体皮肤切口融合形貌及抗张强度的影响，并对工艺参数进行了优化。结果表明，采用小功率长时间工艺规范焊接离体皮肤组织，组织切口融合效果较好、抗张强度较高，并且可以减小不可逆的热损伤；采用分段扫描焊接方式，可以加强切口附近...
设计了一种在钢绞线中心丝上设置凹槽、在中心丝张拉持荷状态下于凹槽中嵌入光纤光栅（FBG）传感器的智能钢绞线，使FBG传感器在服役前产生一定的压应变，以解决FBG传感器封装存活率低以及监测量程不够的问题。理论分析了嵌入式FBG传感器与基体之间的应变传递率，对凹槽的截面尺寸、传感器的黏结长度以及封装材料的弹性模量提出了设计要求。以中...
针对高精度复合式测量机中的激光传感器进行了高精度的标定，提出了利用已知底角的双斜面标定块和正弦定理标定光轴垂直度误差偏角的方法，分析了影响标定精度的因素。该方法避免了传感器光轴与工作台不垂直引入的各个方向的误差，可有效地提高该传感器的测量精度，为更高精度的多传感器复合测量提供了基础。
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