报道了一种采用ZnWO4单晶作为拉曼晶体的2294 nm拉曼激光器。使用激光二极管端面抽运Tm∶YLF晶体产生1899 nm的基频光,采用内腔抽运ZnWO4晶体,得到了2294 nm的一阶斯托克斯激光输出,最大功率为173 mW,最短脉宽为2.280 ns,最高峰值功率为25.292 kW,从实验上证实了ZnWO4作为红外拉曼晶体的可行性。
基于激光调频连续波(FMCW)测距的原理搭建了双光路FMCW测距系统,用正弦调频替代了传统的线性调频,提高了扫频速率。研究了正弦调频下的FMCW测距原理,推导了正弦扫描的重采样公式,提出了信号拼接的方法来增大扫描带宽,并通过正交调制的方法消除拼接误差。实验结果表明,使用正交调制的方法拼接等光频重采样校正的信号后,频谱分辨力可达127 μm,接近...
设计了蓝光二极管抽运掺镨氟化钇锂(Pr∶YLF)腔内倍频 348.9 nm紫外激光器。激光器采用Z型折叠腔结构,利用45°合光片将抽运功率为1.4 W的444 nm蓝光和抽运功率为1.5 W的469 nm蓝光进行激光二极管合光,并将其作为抽运源,抽运长度为5 mm、掺杂浓度(质量分数)为0.5%的Pr∶YLF晶体。将I类相位匹配的三硼酸锂作为倍频晶体,通过优化谐振腔镜膜系和腔型...
设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热致应力、焊接面变形等问题。对该激光器的腔内损耗、腔内像差等参数进行了优化设计。分析了影响光-光转换效率的...
报道了一种基于玻璃分相技术制备大尺寸(直径为3 mm,长度为270 mm)掺镱(Yb^3+)石英玻璃芯棒,进而制备大芯径(纤芯直径为80 μm,外包层直径为400 μm)掺Yb^3+双包层光纤的新技术。实验测试了光纤的折射率剖面、Yb^3+吸收谱以及背景损耗,并演示了其激光性能。结果表明:该光纤的纤芯折射率分布均匀,数值孔径约为0.065;Yb^3+的掺杂浓度(质量分数)为1.2...
通过248 nm KrF准分子激光辐照,可以快速地制备PA2200材料三维(3D)打印件亲水性表面,打印件表面接触角从120°减小至70°,且辐照后打印件相结构未发生变化。通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪等表征手段,进行打印件的表面形貌、微观结构、极性官能团种类和数量的变化分析及Cassie-Baxter模型分析,结果表明KrF准分子...
对里程计辅助的车载激光捷联惯导系统(SINS)的动基座初始对准问题进行了可观测性分析。首先,考虑里程计刻度系数误差、惯性测量单元零偏、SINS安装误差角等系统误差项建立了系统方程。然后,从系统方程出发,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解的问题,利用全局可观测性分析方法对系统状态进行了可观测性分析,并给出了一种系统...
为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光,设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd∶YAG激光器,该激光器采用共增益T型双驻波腔结构,腔内偏振分光棱镜和半波片组成的双折射滤光片作为激光纵模选择元件,并以Cr4+∶YAG晶体作为腔内被动Q开关,使1064 nm激光的p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,从而获得1064 nm...
提出了一种将中能量密度高速面域扫描粘接与高能量密度轮廓碳化分割相结合的复合扫描方法,并采用该方法及常规扫描方法对宝珠覆膜砂进行烧结实验;研究了烧结件的拉伸断口形貌、抗拉强度、成形精度和变形量,结果表明:复合扫描方法能有效去除次级烧结体,提高烧结件的精度及烧结初强度,减小后处理加热强化过程的变形量,最终获得了高精度、高性能的...
采用激光沉积修复技术和电弧增材修复技术分别对预制损伤激光沉积制造TC4进行修复,然后对其进行不同的热处理,研究两种修复制件在热处理前后的组织和力学性能。结果表明:两种修复件的修复区均与基材形成了致密的冶金结合,无明显的热影响区;两种修复件的显微组织存在差异,激光修复区中的β柱状晶由基材延伸到修复区顶部,整体组织较为一致,而电弧修...
采用数值分析方法,研究了301L不锈钢不同厚度板的非熔透搭接激光焊接接头在拉伸过程中的弹塑性演变、应力分布和拉伸断裂行为。建立了激光焊件的有限元模型,模拟得到的焊件拉伸曲线与实验结果有较好的一致性;随着拉伸载荷的增大,焊接试样塑性变形从靠近焊缝界面的母材向焊缝界面和母材两个方向扩展。随着焊缝熔宽/板厚比的增大,焊接试样的塑性应...
研究了激光熔覆沉积Ti6Al4V过程中超声振动对其沉积态及固溶时效成形件微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,沉积时超声振动可减小成形件的表面粗糙度和残余应力,使β柱状晶得以细化,成形件强度和延伸率略有升高。成形件经过固溶时效处理后,形成了由等轴α相、网篮片状α相和转变β相组成的混合组织,但晶粒仍然较小,延伸率较高,塑性大幅提升,强...
研究了氦-氩混合保护气体对铝合金激光- MIG复合焊熔滴过渡行为及焊缝气孔缺陷的影响,结合焊接过程中匙孔的动态特征,分析了气孔缺陷得到抑制的原因。结果表明,采用氦-氩混合保护气体时,焊接过程匙孔更加稳定,焊缝气孔率得到有效降低。当氦-氩混合保护气体中氦气体积分数为50%时,熔滴过渡形式由射滴过渡转变为短路过渡,焊缝气孔率约为1.0%,相比...
利用脉宽和重复频率可调的超快激光系统,研究了氧化锗玻璃内部自组装纳米光栅的结构特点和关键影响因素。确定了氧化锗玻璃中纳米光栅的形成阈值,发现其与材料的带隙及激光的脉宽有关。在优化加工参数的基础上,利用纳米光栅的双折射特性,在氧化锗玻璃内部实现了光学微元件,并演示了其功能。分析了飞秒激光的重复频率对纳米光栅的形成和结构性能...
以3 mm厚高强钢为试验材料,采用光纤激光-熔化极稀有气体保护焊电弧复合焊接方法,研究了焊速为5 m·min-1时激光功率与电弧电压对焊缝形貌的影响,并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。研究结果表明,增大电弧电压和激光功率均能提高焊接过程的稳定性,获得良好的焊缝成形。在不同的热源位置下,焊缝形貌会出现浅“Y”型和深“Y”型的区别。...
在医用不锈钢中加入适量的过饱和铜离子后形成的含铜不锈钢,具有较好的生物功能。用激光合金化方法代替传统的热处理合金化方法,在不锈钢的表面形成铜钴合金层,探索一种以上的合金元素同时存在于合金层中的可能性。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了合金层显微组织的结构特征。通过大肠杆菌实验验证了合金层的杀菌功能,通过盐水腐蚀实验分...
通过激光立体成形得到了Inconel 718合金沉积态和固溶态试样,研究了时效温度及时效时间对δ相尺寸、形貌和体积分数的影响。结果表明,沉积态试样δ时效处理时,δ相首先在枝晶间的Laves相周围以短针状的形态析出,不形成长针状的穿晶δ相;固溶态试样δ时效处理时,在890 ℃下长时间时效处理可形成穿晶的δ相,而950 ℃下时效处理时δ相只在晶界处以短棒状析...
利用激光选区熔化(SLM)工艺成形TiB2/S136复合材料,研究了激光体能量密度η对SLM成形试样致密度、微观组织及力学性能的影响。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、透射电镜等研究成形试样物相成分、表面形貌及微观组织。结果表明:当η过低时,粉末熔化不完全,形成大量残余孔隙;而当η过高时,受热应力影响,成形试样存在微裂纹。当η=66.7 J/mm^3时,成形...
采用相同工艺参数和热处理/热等静压技术,激光选区熔化成形两种不同粉末成分(A批原材料中碳和锰含量较高,B批原材料中硅含量较高)Hastelloy-X合金试样,测试了室温/高温拉伸性能,分析了微观组织特征及室温拉伸断口。结果表明:两种材料成形横向制件的组织形态相似,纵向制件的组织晶粒形态和晶内碳化物析出差别较大;A批组织为等轴晶,晶内碳化物析出...
为了获得高强度、高韧性、耐蚀性好的铁基合金涂层,在Q235基体上激光熔覆了含微量硼元素的低碳、低合金马氏体/铁素体双相不锈钢(M/Fss)合金粉末。研究结果表明,所制备的激光熔覆层表面具有金属光泽,内部无夹杂、气孔等缺陷。熔覆层由马氏体、铁素体、主要沿枝晶间呈均匀不连续分布的硼碳化物M(B,C)和少量在枝晶内析出的M23(B,C)6组成(M为Fe、Cr...
基于迈克耳孙干涉仪的原理,采用共线自相关的测量方法,同时对强度自相关和二维电场自相关进行测量。对强度自相关的测量数据进行高斯拟合,得到所测脉冲时域内光强的半峰全宽约为96.2 fs;由CMOS图像传感芯片所测得的二维电场自相关中干涉条纹的分布情况,可以得到脉冲光斑波前相位的倾斜信息;通过对干涉条纹随时间延迟变化的漂移以及持续时间,采用...
为满足高精度、大尺寸、高动态的测量需求,提出一种基于光学频率梳方法的绝对测量方案。采用级联相位调制器和强度调制器的电光调制方法生成平坦的光学频率梳,可以实现频率的直接溯源,成本低且易于复现。实现了对数学模型的建立及生成质量的评估,并且将其应用于改进的多波长测距系统中。该系统实现了对传统的多波长测量系统的简化,通过解算出合...
单光子数技术是量子光学领域中非常重要的一种技术,已被广泛应用于双光子符合探测及关联调控实验。通过一张单光子计数卡和一台路由器,利用双光子符合探测原理,采用分时复用的方法,构建了三光子符合测量的硬件系统,并基于LabVIEW实现了三光子符合计数系统的软件控制。该系统可以实现双光子符合计数和三光子符合计数、实时显示与存储。该系统对六...
传统的线激光扫描技术以机器视觉为基础,算法复杂、计算量大,且匹配效率不高;而点激光扫描技术是以激光三角法为基础,算法简洁,但测量慢、点云稀疏。为解决上述问题,提出以激光三角法为基础的线激光扫描技术,根据相机针孔模型以及相机和线激光器的相对位置关系建立物像关系方程,求解场景三维坐标,简化了重建算法。采用以最小二乘法为基础的标定...
偏振调制测距方法利用往返调制偏振光传递待测距离相位信息,角反射器作为其合作目标,其对调制偏振光的偏振响应会影响系统性能。为研究该响应,提出调制偏振光的复信号描述方法,在测量系统的全局坐标系下,结合偏振传递参数获得反射调制偏振光的复信号表示。分析了正入射时未镀膜实心(BK7)和空心(Au膜层)角反射器对调制偏振光的偏振响应特性;比较...
设计了基于无自旋交换弛豫(SERF)的高灵敏度非低温铷原子磁力仪,其灵敏度在15 Hz处达到了6 fT/√Hz。利用此SERF磁力仪,在屏蔽筒内测量了人脑视觉皮层在睁眼和闭眼状态下的磁场差异。该SERF磁力仪采用抽运-探测双光模式,与单光配置相比,双光SERF磁力仪可以实现更高的灵敏度,并且不需要额外的磁场调制,因此省略了采集系统中复杂的锁相放大器。这...
提出了一种实现动态目标散射成像的方法。通过四步相移干涉法测量得到光学传输矩阵,数值仿真了相位共轭、Tikhnov正则化和全变分最小化三种重建算法对透过散射介质的不同动态目标的跟踪与重建,并搭建实验装置,验证了此方法的可行性,分析比较了三种算法的重建能力。结果表明,全变分最小化算法的重建效果最好。该方法为生物医学领域中透过散射介质...
设计了一种抗弯曲大模场面积单模光纤方案——沟槽辅助型瓣状光纤。纤芯中间加入了低折射率辅助沟槽,纤芯四周围绕高折射率扇形瓣。利用COMSOL软件计算模式损耗、模场面积等性能。研究表明: 在弯曲半径为15 cm的情况下,光纤模场面积可达700 μm^2,高阶模和基模损耗比大于100,能够实现有效单模操作。此外,当弯曲方向在[-180°,180°]范围内变化时,光...
基于级联相位调制器(PM),设计并实现了一种梳线数量与梳线间距均可调谐的光学频率梳(OFC)产生方案。采用正弦型射频信号与其倍频信号分别驱动两级PM,并在第二级射频信号加入微小的频率偏移,得到了相位不敏感、平坦度高的OFC。梳线数量与平坦度由两级PM的调制指数调控。当频率偏移为第二级射频信号频率的10-5倍时,OFC的平坦度低于3 dB。实验结果...
实验研究了低损耗硫系玻璃As2S3光纤的纤芯在532 nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明,光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小,然后随着光照时间延长,折射率变化朝正方向缓慢恢复增加。这两个过程经历的时间和折射率变化的大小均取决于光照功率。光照功率增大到一定阈值时,在恢复过程中,光致折射率变化出现正增加,且随光照功...
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