研制了一套能量输出稳定、光斑分布均匀、时域近方波形的四路钕玻璃抽运源系统。系统能够输出4×180J的基频能量（波长为1053nm）,4×80J的倍频能量（波长为526.5nm）。主要结构包括四部分：前端种子源、再生放大器、钕玻璃棒放链和KDP倍频晶体。利用偏振片实现了垂直偏振的两路基频光合束,经过第二类相位匹配KDP晶体倍频,获得了共线且同偏振的526...
对大口径有源反射镜式片状Nd∶LuAG陶瓷激光增益介质在高功率激光二极管（LD）抽运条件下的热效应及其引入的波前畸变进行了分析。片状Nd∶LuAG陶瓷尺寸为64mm×6mm,抽运峰值功率为58.5kW,抽运光斑大小为32mm×35mm,在激光光束的入射角度为15°时对有源反射镜式片状Nd∶LuAG增益介质的热效应和波前畸变进行仿真分析。仿真结果显示在抽运状态时片状N...
实验研究了内表面未镀膜的碱金属蒸气室窗口片的标准具效应对激光输出的影响。研究结果表明：蒸气室两个内表面作为激光输出面时的光斑图样不同,且均伴随有寄生光斑;蒸气室窗口片之间的楔角导致了寄生光斑的产生。将激光器在不同输出耦合率下阈值的实验结果和理论结果进行比较,验证了碱金属蒸气室内表面未镀膜时具有标准具效应,存在多次反射;仅...
提出了一种新结构全光纤激光器。采用振荡-放大一体化结构,有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响,实现了高效率、高功率和高光束质量的输出。实验搭建了光纤激光器系统,实现了大于2kW的输出,抽运光和输出光之间的转换效率为81.6%,光束质量M-2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证了该激光器的抗反射性能,激光器在满功率输出下,能够长时间...
对低温下885nm抽运Nd∶YAG晶体946nm准三能级激光性能进行了研究。将激光上、下能级的玻尔兹曼分布分数f1、f2作为温度的函数引入到激光速率方程中,定性分析了低温下小信号增益和激光阈值的变化规律。利用搭建的低温冷却系统研究了不同晶体温度下946nm激光的输出性能,在210K时获得了最大165 mW的激光输出,斜效率为36%,相比于常温下斜效率提高了7...
设计并制作了波长为976nm的宽条大功率半导体激光芯片。采用非对称宽波导外延结构设计及金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料。制备了190μm发光区宽度、4mm腔长、976nm波长的半导体激光芯片,并将其封装为COS器件。测试结果表明：封装器件在室温下的阈值电流为1.05 A,斜率效率为1.12 W/A,最高电光转换效率可达到68.5%;在40℃...
采用共振增强式非线性折射率调制技术实现了非线性放大环形镜锁模掺镱全保偏光纤激光器重复频率的精确锁定。通过在激光器非线性环内加入一个能提供线性相移的非互易性元件,有效减小了锁模脉冲的抽运阈值。进一步优化激光器的锁模抽运功率和控制光纤非线性折射率的抽运功率,可使激光器直接输出的最短脉冲为590fs,重复频率为20.48 MHz,重复频率峰...
研究了掺镱全光纤激光振荡器中横向模式不稳定效应与受激拉曼散射之间的关系。在纤芯直径为20μm的单端抽运1.5kW级全光纤激光振荡器中,当受激拉曼散射达到一定阈值时,横向模式不稳定效应突然出现,激光器输出功率突然减小,减小的输出功率由包层光滤除器倾泻到谐振腔外。实验发现：受激拉曼散射光谱增强、输出功率减小与包层光滤除器温度上升存在...
实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束（SBC）,采用透射式衍射光栅作为组束元件,实现了1060nm波长激光与1080nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328,非组束方向光束质量为1.257,组束输出功率为57.3 W,光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求,同时验证了多路激光进行组束的可行性,通过增加组...
采用稳态磁场和电场耦合形成定向洛伦兹力,基于多物理场耦合原理及网格变形法建立了定向洛伦兹力作用下的熔池模型,采用离散元法模拟了熔池内的气泡运动过程。与熔覆工艺条件相同但未施加外场时比较,结果显示,定向洛伦兹力具有优异的气孔调控能力。当洛伦兹力向上时,熔池的最高流速被抑制了62.5%,气泡运动方向向下偏转,熔覆层的气孔明显增多;当...
利用激光焊工艺焊接了IC10单晶高温合金,分析了焊接速度对接头焊缝成形、横截面形貌以及显微组织的影响。结果表明,随着焊接速度的减小,焊缝的表面和背面宽度增大。不同焊接速度下焊缝的横截面均呈典型的＂酒杯＂状。焊缝主要由细晶区和胞状晶以及柱状晶组成。不同焊接速度下的焊缝中均存在沿晶界扩展的焊接裂纹。接头中晶粒的生长方向趋于一致,...
利用355nm全固态紫外激光对硼硅玻璃进行了直写刻蚀实验,采用单一变量法探究了激光能量密度、重复频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数对刻蚀结果的影响。研究结果表明,激光能量密度过大时,玻璃易发生严重的崩边裂损现象;等离子体屏蔽效应随激光能量密度的增大而增强,刻蚀深度减小;随着重复频率的减小,通道边缘碎裂的现象减轻,刻蚀深度增大;减小...
通过建立周向倾斜薄壁圆环模型,得到了周向偏移量和倾斜角之间的关系;通过优选周向偏移角,并基于激光熔覆近净成形技术,获得了结构稳定、高度和宽度误差较小的周向悬臂薄壁圆环。结果表明,满足熔覆要求的熔覆件的偏移角为0.75°,倾斜角为25.95°;周向倾斜薄壁圆环成形较优的工艺参数组合是周向偏移量为0.11mm,Z轴提升量为0.224mm。
基于时域有限差分（FDTD）法,对金属线栅结构的太赫兹（THz）偏振特性进行了仿真分析,研究了占空比和金属层厚度对偏振特性的影响,发现随着厚度的增加,0.1-10THz范围内出现了周期性高透射现象。基于飞秒激光微加工技术制备了周期性金属线栅太赫兹偏振片,利用时域太赫兹光谱系统进行了实验测试,实验结果与仿真结果相吻合,偏振片的消光比在40dB-45...
利用功率为500 W的光纤激光器对晶态Ti47Cu38Zr7.5Fe2.5Sn2Si1Ag2合金基体进行了激光重熔实验,研究了不同工艺对熔池形貌及晶化的影响。结果表明,单道重熔的熔池内易获得非晶组织,且随着扫描速度减小,熔池形貌逐渐由球冠状向漏斗状转变。搭接重熔下,扫描宽度较大时重熔区内出现熔道搭接造成的热影响区晶化带;扫描宽度较小时由于热累积效应显著,...
研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的熔滴过渡行为。结果表明,激光的加入明显减小了电弧斑点的漂移概率,拉伸了电弧空间,改变了熔滴受力状态及其过渡行为。激光前置比后置时更有利于熔滴过渡和电弧稳定性的提高。自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的最佳工艺参数为：激光前置,激光功率2kW,光丝间距＋4mm,光斑直径为2mm,光丝夹角30°。当光丝...
采用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。选取介质柱的折射率为空间位置的分布函数,其参数可通过改变施加电场、光场的强度来调节。研究结果表明,通过调节介质柱参数,能够实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布的可调,该研究为相关光学器件的设计提供了理论依据...
城市市政井盖的快速定位与提取是智慧城市部件管理中需要解决的关键性问题之一,也是城市道路养护智能化管理实现过程中待解决的技术难题。提出了一种基于移动测量系统的井盖自动定位与提取方法,利用地面粗糙度进行地面点云提取,并将地面点生成地面强度特征图像,基于改进的梯度直方图算法、主成分分析、支持向量机分类器三者结合的方法实现井盖的...
在设计三通道非成像氧气吸收被动测距系统过程中,确定各通道光电倍增管的绝对光谱响应率对确保系统测距精度具有重要意义。为了克服光电倍增管灵敏度高、易饱和而导致的单色光功率测量困难的问题,提出了一种光电倍增管绝对光谱响应率测量方法。在该方法中,利用积分球与可调狭缝构建通量可调的系统光源,利用响应率已知的标准探测器测量单色光源辐...
多层共轭自适应光学（MCAO）等技术可以有效改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化,需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。基于面源目标像相对运动方差或协方差统计反演的湍流轮廓线测量方法得到的反演线性方程组需要通过离散化获得,离散化误差导致观测视场不能太大。较小的视场使方程数目受限,导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方...
为了抑制车辆颠簸及载重变化对一维激光多普勒测速仪的影响,设计了一种二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数,提出了一种差分全球定位系统辅助的Kalman滤波标定方法,并设计了车载组合导航实验验证了该方法的有效性。由补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置和最大高度的误差分别为5.5m和0.36m。结果表明,...
为了考察光电倍增管的性能,以使其满足空间遥感仪器在轨应用需求,利用氘灯、真空紫外单色仪、光电倍增管等构建了一套基于标准真空光电管的量子效率定标系统,依据光电倍增管的阴极量子效率测量原理,将光电倍增管改造成无电子束倍增的光电管,实现了由标准真空光电管到光电管R2078的标准传递;并在此基础上,在国内首次实现了150-300nm紫外-真空紫外...
脉冲激光谱型是大气风温探测激光雷达的重要参数之一,它的精确测量能够为激光雷达风温反演提供科学有效的数据。由于激光的重复频率通常为几十赫兹（重复周期为几十毫秒）,而脉冲激光宽度仅为几纳秒,因此脉冲激光的线宽测量比连续激光困难得多。构造了一套基于法布里-珀罗干涉仪、窄脉冲信号门积分平均器、模数采样器等的脉冲激光谱型测量系统,...
基于光学传输矩阵实现透过散射介质进行聚焦和成像是近年来光学领域的研究热点。为了测量得到散射介质的光学传输矩阵,并利用光学传输矩阵研究散射介质的特殊性质,首先结合三步相移干涉法测量磨砂玻璃的光学传输矩阵,分析哈达玛基和笛卡尔基下光学传输矩阵的特征值分布特点,然后基于笛卡尔基下的光学传输矩阵以及相位共轭的思想,实现透过散射介...
针对光栅横向剪切干涉仪研究了旋转绝对检测的方法,并用前36项Zernike多项式标定出剪切装置的系统误差非对称项。研究结果表明,将面形检测的绝对算法应用于检测镜头系统波像差,在干涉仪系统误差消除后可以达到相对理想的检测精度。实验数据的重复性的均方根可以达到0.14nm。
利用激光诱导液面自组装法制备金纳米棒光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,探讨制备过程中激光诱导功率和诱导时间对探针灵敏度的影响。将优化条件下（70mW,7min）制备的光纤SERS探针与便携式拉曼光谱仪联用,实现福美双、甲基对硫磷两种农药残留的高灵敏度检测,检测灵敏度分别达到10-7 mol/L和5×10-7 mol/L。探针具有良好的SERS检测重复性,相对...
为适应高功率激光系统的紧凑空间需求,将基于二阶鬼像的远近光场耦合方案应用于高功率激光准直技术中,设计并搭建出灵敏的小型准直光学系统。提出完备的测试方案,验证了该方案的可行性,获得近场测量灵敏度为7.04μm/pixel,远场测量灵敏度为18.14（″）/pixel,并得到远场变化对近场的影响关系,用以优化光束校准。相比于传统远、近场分离的准直系统...
光纤1/4波片是光纤电流传感系统中的关键器件,为此提出并实现了一种1/4波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤（HBF）以轴间夹角90°进行熔接,然后拉伸其中一段光纤使得它们的相位差为π/2,从而制成1/4波片。调节时,将正交熔接的光纤接入到3dB耦合器构成高双折射光纤环镜（Hi-Bi FLP）,实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了...
为了实现低成本、低复杂度以及高精度的室内定位系统,提出了基于指纹的室内可见光定位方法。该方法利用可见光发光二极管作为信号源,根据接收到的可见光信号强度信息,结合三角定位算法和指纹定位算法,实现室内高精度定位。定位过程主要分为两步：第一步,通过三角定位算法确定移动目标粗略的位置范围;第二步,以该位置范围作为限制条件,使用指纹定...
微针经皮给药结合了注射和经皮给药两者的优势，可提高大分子药物的经皮吸收量，对皮肤几乎无损害，因此具有良好的应用前景。然而，此技术仍处于发展阶段，需要利用成像手段对微针刺人皮肤的深度、药物颗粒的吸收／释放行为等进行研究。利用圆环达曼光栅产生的贝塞尔光束照射样品，搭建了一套扫频光学相干层析成像（0CT）系统。该系统能够在更...
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