非线性光学晶体LBO位相匹配高功率绿光激光器

目的 对非线性光学晶体LBO的倍频属性以及影响倍频效率的各种因素进行理论分析与实验研究。方法 光与物质相互作用的耦合波方程和非线性光学晶体倍频时满足的相位匹配条件。结果 在激光二极管双端泵浦Nd：YVO4腔内倍频绿光激光器的实验中，对于两种不同匹配方式倍频的LBO晶体的倍频特性进行了研究。采用I-类角度位相匹配晶体倍频时，抽运光功率约为26W时，获得了最大输出为4．2W的稳定基模绿光，光．光转换效率达到18％；采用I-类非临界位相匹配晶体倍频时，抽运光功率约为28．9W时，获得了8W稳定的基模绿光输出，光．光转换效率达到31％。结论 通过对于LBO晶体倍频特性的理论分析与实验研究，使Nd：YVO4／LBO激光器获得了较高的输出功率和具有较高的转换效率。     

K2Al2B2O7(KABO)晶体的倍频性质

研究了KABO晶体的倍频性质 ,包括相位匹配角、非线性光学系数、容限角、走离角等 .当基频光为 6 .5mJ的10 6 4nm皮秒激光时 ,KABO晶体的倍频输出为 1.92mJ,相应转换效率为 2 9.5 % ,其有效非线性光学系数约为 0 .4pm V .     

用于外腔倍频激光的旋光滤波设计与分析

为了得到纯净的单色倍频光，依据石英晶体的旋光特性，利用石英晶体和起偏棱镜的组合，给出了一种用于将外腔倍频激光中的基频光去除的旋光滤波设计.石英晶体的厚度只要满足使倍频光与基频光的旋光角之差为π/2的奇数倍，就能滤除基频光而获取纯净的倍频光.利用Origin软件分析了石英晶体的厚度误差对滤光性能的影响，结果表明：厚度误差在±0.02 mm以内时，对滤波效果的影响可以忽略.     

也谈内腔倍频激光器中非线性晶体长度的选择

本文从非线性光学二次谐波理论出发,考察了基频光两次通过倍频晶体的情况,推导出连驼转内腔倍频激光器的倍频效率公式。     

χ^（2）级联过程产生能量无损耗的高量值五阶非线性相移

针对二阶非线性χ^(2)级联产生等效五阶非线性的过程，研究发现基频光感应到的级联五阶非线性相移会随着其在整个过程中所遭受到的能量损耗的加剧而增大．与材料固有非线性所产生的多光子吸收效应有着本质的区别，该级联非线性过程中所形成的基频光能量损耗是可控的．在数值模拟计算的基础上，提出了在级联五阶非线性过程之后引入倍频光与基频光相互作用的差频过程，最终实现了基频光在感应到大的级联五阶非线性相移的同时无能量损耗效应．     

飞秒激光脉冲倍频的实验研究

利用2mmKDP晶体对中心波长790nm、脉冲宽度75fs、晶体表面强度约1011W/cm2的超短超强激光脉冲进行了倍频实验研究。通过对基频脉冲能量及频率啁啾的优化,可以获得高于40%的能量转化效率。观测了基频脉冲频率啁啾对倍频光产生的影响,发现激光脉冲啁啾为零时对应的倍频转化效率最高;对于相同的光栅相对位置,正啁啾基频脉冲的倍频转化效率高于负啁啾。     

高转换效率绿光激光器的实验研究

用半导体激光器阵列对称式侧向泵浦Nd:YAG激光棒,改善了基频光质量.同时,提高了KTP倍频晶体的转换效率.其效果明显优于半导体激光器端面泵浦或普通氪灯侧向泵浦方式.通过实验测量到普通氪灯泵浦方式中基频光的平均直径为2.33 mm,LD阵列对称泵浦方式中基频光的平均直径仅为1.22 mm,并且呈现标准的高斯分布,形成了高亮度激光输出.实验研究了Nd:YAG调Q固体激光器的重复频率对KTP倍频晶体转换效率的影响.并且,在基频光平均功率11.2 W时,经KTP晶体倍频产生5.11 W的532 nm绿光输出,光-光转换效率达到45.6%.     

新型负单轴晶体BaAlBO3F2的频率变换特性

根据相位匹配理论,给出三倍频的参数计算公式。详细计算BABF晶体的相位匹配角、非线性有效系数、走离角、允许角随波长变化的理论曲线,得到了对基频波长为1 064 nm和1 342 nmI类相位匹配的三倍频的相位匹配角、非线性有效系数、谐波走离角、允许角,分别为:74.84°、0.348 6×10-12m/V、0.405 3°、6.465 6 mrad.mm-1和50.87°、0.839 8×10-12m/V、1.448 5°、0.589 0 mrad.mm-1。在考虑走离效应的情况下,研究了三倍频转换效率随BABF晶体长度、基频光光斑半径的变化规律。     

基于非线性理论的海底管跨涡激共振可靠性研究

海底管跨的涡激振动是引发管跨共振失效的主要因素．为此，考虑波浪水质点与海底管线管跨段振动间的相对运动速度以及波浪和海流的联合作用，对传统的波浪载荷计算方法进行了改进，引入了波浪激励载荷中的二阶平方阻尼项，从而建立了海底管跨的非线性涡激振动方程．同时，基于非线性振动特性，将倍频共振和亚频共振的概念引入管跨的涡激共振失效分析方法中，建立了相应的极限状态方程和管跨涡激共振长度预测公式，在此基础上提出了管跨的涡激共振失效可靠性分析方法，并通过算例验证得出海底管跨倍频涡激共振长度小于基频共振长度和亚频共振长度．建议在预测管跨的共振长度时，考虑管跨发生倍频共振时的长度，以保证其可靠性．     

双轴晶体有效非线性系数精确表达式

考虑了晶体内基频光电位移矢量D.电场强度矢量E的离散及倍频光极化矢量P,电位移矢量D的离散,推出了双轴晶体有效非线性系数(d_(eff))的精确表达式,讨论了有效非线性系数绝对值的对称性并给出了双轴晶体TSCCC和dLAP的有效非线性系数的空间分布。     

钠钙玻璃在CO2激光作用下的热应力分析

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工的温度场和应力场分布.计算结果显示预热后进行激光加工产生的热应力小于无预热的情况,试验结果与理论分析和数值计算基本符合.     

温度对LiNbO3晶体THz辐射产生效率的影响

利用超短激光脉冲泵浦电光晶体LiNbO₃产生脉冲THz辐射, 并用非线性光学差频原理解释了THz的产生机制. 改变泵浦激光能量, 实验结果表明, THz脉冲波形的最大振幅与泵浦激光能量为平方关系, 随泵浦能量的增大, 晶体温度逐渐升高, 增加了对所产生THz辐射的吸收, 并逐渐偏离平方关系. 通过降低晶体温度, 减小TO声子-极化子因非谐振衰减为两个声学声子而引起的THz吸收, 提高了THz的产生效率.      

LD端面泵浦激光晶体热效应分析

针对二极管激光器端面泵浦Nd:YVO晶体工作特点,提出矩形各向异性激光晶体热模型.在晶体周边冷却,两通光面绝热情况下,通过求解泊松热传导方程,得出了矩形截面Nd:YVO4激光晶体的温度分布,进而求解Nd:YVO4激光晶体端面热膨胀量.研究结果表明,在泵浦功率为18W时,激光晶体泵浦面最高升温344.4K,最大热形变量2.85μm.对激光晶体温度场分布和端面热形变的研究,为解决晶体热效应提供了理论基础.     

双端泵浦Nd:YVO4晶体温度场及热形变场的研究

为了研究激光二极管双端泵浦激光晶体引起的热效应问题,建立了轴向加热、周边恒温的圆柱形激光晶体热模型.通过热传导方程,利用半解析方法得出了双端泵浦激光晶体温度场和端面热形变场的通解形式,同时研究了泵浦功率、泵浦光斑尺寸以及晶体钕离子掺杂质量分数等因素对晶体温度场和端面热形变场的影响.研究结果表明:当泵浦功率增加、光斑尺寸减小、钕离子掺杂质量分数增加时,激光晶体端面处的温升和热形变量也相应地增大;在相同泵浦条件下,钕离子掺杂质量分数为 0 5%的掺钕钒酸钇晶体中截面处的温升大于其他掺杂质量分数的晶体的相应温升.     

考虑温度梯度的氧化锆整体叶盘振动特性分析

为了研究温度场对热障涂层(thermal barrier coatings, TBC)整体叶盘振动特性的影响,考虑温度梯度在叶片厚度方向的非线性分布,并建立TBC整体叶盘有限元模型。基于热-固耦合原理和稳态热传导理论,采用有限元方法分析了TBC整体叶盘模态特性,绘制坎贝尔图研究频率转向,并在频率转向区进行响应分析。结果表明：非线性温度分布的温度场会降低TBC整体叶盘的模态频率;其模态频率转向区的转向间隙因温升而逐渐降低;在激振力作用下,受迫响应曲线因温升而出现左倾趋势且响应峰值逐渐增大,影响范围在10%以内。可见温升对TBC整体叶盘振动特性影响显著。     

脉冲泵浦对准三能级Nd:YAG激光晶体热效应的影响

对热效应影响严重的准三能级系统激光晶体采用脉冲激光泵浦,在泊松方程中引入矩形方波函数,考虑晶体侧面与冷却液之间的对流传热,以及晶体端面与外界的热传导,建立圆柱形Nd:YAG晶体的热传导模型和边界条件,采用有限元差分方法,求解变形后的泊松方程,得到激光晶体内温度的建立过程和临界稳定温度场分布。结果表明,采用脉冲泵浦方式能大大降低晶体内部的温度,有效减小晶体内部的热效应,为准三能级和三能级系统激光晶体的热效应研究提供了参考。     

矩形波导管均匀高斯光束的初步理论研究

波导管均匀光束能量分布是一种经济实用、方便可行的方法,在激光LIGA(德文缩写:深度X射线光刻、电铸成模、微塑铸)、激光微成型等新兴领域有着重要的应用,然而关于波导管均匀准分子、固体激光光斑能量分布的理论研究还没有成熟可靠的方法.本文提出了一种基于经典光线传播的均匀光斑能量的简单模型,探讨了一维高斯光束经矩形波导管后的能量分布均匀性问题,得到了波导管均匀光斑能量的表达式,阐明了经矩形波导管后光斑横截面能量分布与透镜、波导管尺寸以及输出截面的关系,为实验中波导管的加工、实验设计提供了理论依据和指导.     

钛合金激光熔丝增材制造的温度场与应力场模拟

激光熔丝增材成形过程中复杂热循环和残余应力分布会使沉积层产生较大的变形甚至开裂.利用ABAQUS软件建立其完全热力耦合有限元模型,采用移动热源子程序模拟激光加载,生死单元技术模拟材料的添加.综合考虑了材料的熔化潜热、对流/辐射换热边界条件、随温度变化的材料非线性等问题,研究Ti-6Al-4V 钛合金单道多层薄壁件沉积过程中的热循环特性和残余应力分布.结果表明:沉积成形经历了快速加热、快速冷却的过程,随着层数的增加,热累积效应增强;沉积层整体呈拉应力状态,易产生裂纹等缺陷.     

高速电主轴热态特性的ANSYS仿真分析

分析高速电主轴的发热和散热特性,建立高速电主轴热态分析有限元模型.运用 ANSYS有限元软件,分析热稳定状态下电主轴的温度场分布以及冷却润滑系统对电主轴温升的影响.分析结果表明,提高电主轴现有冷却润滑系统的冷却效率可有效控制轴承的温升,但对转子轴的温升影响很小,要有效控制转子轴的温升和提高电主轴的精度和寿命,必须研究转子轴的冷却途径和方法.同时,仿真分析转速对电主轴温升的影响,揭示电主轴温度场分布的非线性特征,为电主轴温升的在线监测和控制提供理论依据.     

非对称铺设SMA层的复合材料梁在热荷载作用下的变形分析

基于几何非线性理论,提出一类偏心铺设的形状记忆合金(SMA)复合材料梁的数学模型,建立梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程,应用打靶法进行数值求解,得到均匀加热下两端不可移简支SMA层合梁的热弯曲数值解.给出具体算例的平衡构形和平衡路径,并分析和讨论SMA的几何和物理参数对梁变形的影响.结果表明梁在升温的一开始就发生变形,升温过程中随着SMA的相变,变形趋势加剧,通过改变SMA的几何、物理参数可以调整梁的变形.