热透镜效应对激光焊接模式及其过程稳定性的影响

热透镜效应是影响激光焊接质量的重要因素之一。本文描述了激光焊接的模式转变规律，实验测定了透镜焦距变化量与激光功率、激光作用时间的关系，研究了热透镜效应对焊接过程及焊缝成形的影响。结果发现，大功率激光焊接时，热透镜效应使聚焦透镜的焦距缩短并可能使焊接过程逐渐偏离预先设计的稳定焊接模式，从而导致焊接过程的不稳定和熔深的剧烈波动。并通过分析热透镜效应引起焊接模式转变的机理，提出了防止这种因热透镜效应引起的不稳定现象的措施。     

H62 黄铜激光焊接性的研究

研究了激光焊接Ｈ６２黄铜时工艺参数对焊缝成形、内部缺陷及合金成分变化的影响规律。结果表明：激光焊接黄铜时线能量不宜过大，过大的线能量将导致飞溅严重，焊缝凹陷加剧、焊缝α相增多、晶粒粗大和焊缝硬度（强度）显著下降。采用大功率激光和大焊速焊接黄铜时焊缝热裂纹倾向增大。激光焊接线能量为１．３５～１．６５ｋＪ／ｃｍ、焦点位置为０．５～１．５ｍｍ时，可获得３ｍｍ厚黄铜板全熔透、无内部缺陷及锌损失小的焊缝。用夹片和盖片方法进行激光焊接可解决焊缝凹陷的问题。     

高斯光束变换法测量透镜焦距

根据透镜对高斯激光束束宽的变换原理,提出了一种由变换前后发散角的变化确定透镜焦距的新方法.     

透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响

采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8 nm和327.4 nm,λ(Zn)为330.3 nm和334.5 nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.     

激光焊接工艺参数对锆4合金焊缝成形的影响

本文研究了激光焊接工艺参数对 Ｚｒ － ４ 合金焊缝成形的影响。结果表明：当激光功率一定时,焊缝计算厚度与宽度随着焊接速度的增加而减小,当焊接速度一定时,焊缝计算厚度与宽度随着激光功率的增加而增加;同时入焦量的变化对 Ｚｒ － ４ 合金的熔透也有很大的影响。对于一定厚度的材料,在透镜焦距确定后有一个合适的入焦量范围,并存在一个最佳入焦量,可得到最大的焊缝成形系数。在本试验条件下,入焦量为－２ ．１８ ～２ ．９５ｍ ｍ     

Nd:YAG调Q脉冲泵浦的Cr4+:Mg2SiO4激光器

采用Nd∶YAG调Q激光器输出的1.06μm光脉冲泵浦掺铬镁橄榄石(Cr4 ∶Mg2SiO4)晶体,实现Cr4 ∶Mg2SiO4激光器的增益开关运转.Cr4 ∶Mg2SiO4在46 mJ的泵浦能量下,输出激光脉冲的中心波长约为1.22μm,能量和脉宽分别为4.8 mJ和8.2 ns,其光-光转换效率达到12%.同时,研究激光器的光-光转换效率随聚焦透镜焦距的变化特性.     

新型电光调Q腔内倍频绿光激光器

本文报道了一种新型的LD泵浦Nd:YVO4-KTP电光调Q绿光激光器，用单块KTP晶体同时作为电光调Q开关和Ⅱ类相位匹配的倍频晶体，减少了腔内损耗，提高了效率，得到了脉宽为12ns的绿光脉冲序列。激光器采用纵向同轴泵浦方式、独特的整体控温技术和小焦距非球面聚焦透镜，并把全部元件固化为一个整体，进一步提高了器件的效率、激光的输出功率和光束方向的稳定性。     

低功率激光作用下的热透镜效应

采用COMSOL Multiphysics 5.5软件构建的模型研究了透镜焦距变化与激光功率变化的关系,利用理论分析设计实验方案并确定热透镜焦距计算公式.通过实验探究了低功率激光作用下的热透镜效应,实现了低功率激光作用下热透镜效应的可视化,测得酱油透镜为热凹透镜;使用刀口法测量激光半径,得到热凹透镜的焦距,实验相对误差为3.6%;以焦距为热透镜效应的强度参照量,得到热透镜效应的强度与光功率呈正相关关系.     

透镜的焦距对激光聚焦焦斑影响的研究

根据激光衍射理论和空间像差理论 ,推导出在给定激光器的输出波长和激光光束大小的前提下 ,考虑激光衍射和空间像差对透镜聚焦能力的影响 ,所选用的最佳透镜焦距的大小及相应的可以聚焦焦斑的大小 ,此结果有一定的实际应用意义     

扩束平行激光测定薄透镜焦距

以氦氖激光作为光源,将单束窄光束平行光经扩束系统扩展为宽光束平行光后,垂直照射待测薄透镜,利用特殊光线性质及几何关系分别测定了薄透镜(凸透镜和凹透镜)的焦距。此方法实验原理简单,容易理解,操作方便,容易掌握,且测量准确,是一种比较实用的测量方法。这将进一步拓展测量薄透镜焦距的方法,为大学生综合性、设计性实验项目提供更为开阔的思路和方法。     

CW Nd：YAG激光器中Cr^4＋：YAG被动调Q的实验研究

用Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ晶体对连续的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器进行了被动调Ｑ实验,获得了重复频率为１ｋＨｚ￣７ｋＨｚ,脉宽为５００ｎｓ的调Ｑ脉冲输出,在此基础上为提高脉冲峰值功率,我们加入了一个ｆ＝１００ｍｍ的聚焦透镜,得到了重复频率为１ｋＨｚ￣４ｋＨｚ脉宽为３００ｎｓ左右的相对稳定的调Ｑ脉冲输出。对脉冲的重复频率及脉冲宽度与泵浦电流之间的关系作了讨论。同时发现透镜的加入有助于提高脉冲输出的稳定性,并对这一现     

黄铜-钢异种金属激光熔覆技术研究及应用

黄铜-钢异种金属组合构件具有良好的应用前景,尤其是在航空航天、船舶、汽车制造业等领域.由于铜与钢的熔沸点、导热率、线弹性系数等差异较大,因此,黄铜-钢异种金属连接还有较多问题.采用纳秒脉冲激光对黄铜-钢进行激光熔覆焊接,并将试验结果与传统焊接工艺进行数据对比.结果 表明:激光熔覆技术下产品的效率为传统工艺的5倍,焊缝处的力学性能也好于传统工艺.     

黄铜-钢异种金属激光熔覆技术研究及应用

黄铜-钢异种金属组合构件具有良好的应用前景,尤其是在航空航天、船舶、汽车制造业等领域.由于铜与钢的熔沸点、导热率、线弹性系数等差异较大,因此,黄铜-钢异种金属连接还有较多问题.采用纳秒脉冲激光对黄铜-钢进行激光熔覆焊接,并将试验结果与传统焊接工艺进行数据对比.结果 表明:激光熔覆技术下产品的效率为传统工艺的5倍,焊缝处的力学性能也好于传统工艺.     

黄铜-钢异种金属激光熔覆技术研究及应用

黄铜-钢异种金属组合构件具有良好的应用前景,尤其是在航空航天、船舶、汽车制造业等领域.由于铜与钢的熔沸点、导热率、线弹性系数等差异较大,因此,黄铜-钢异种金属连接还有较多问题.采用纳秒脉冲激光对黄铜-钢进行激光熔覆焊接,并将试验结果与传统焊接工艺进行数据对比.结果 表明:激光熔覆技术下产品的效率为传统工艺的5倍,焊缝处的力学性能也好于传统工艺.     

黄铜-钢异种金属激光熔覆技术研究及应用

黄铜-钢异种金属组合构件具有良好的应用前景,尤其是在航空航天、船舶、汽车制造业等领域.由于铜与钢的熔沸点、导热率、线弹性系数等差异较大,因此,黄铜-钢异种金属连接还有较多问题.采用纳秒脉冲激光对黄铜-钢进行激光熔覆焊接,并将试验结果与传统焊接工艺进行数据对比.结果 表明:激光熔覆技术下产品的效率为传统工艺的5倍,焊缝处的力学性能也好于传统工艺.     

激光在圆锥形小孔孔壁上的多次反射吸收研究

在假设小孔为圆锥形的基础上，按照几何光学理论，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，研究了激光在圆锥形小孔孔壁上的多次反射吸收，计算了小孔孔壁通过多次反射吸收的激光功率密度，分析了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及圆锥形小孔的顶角等因素对小孔孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁上吸收的总激光功率密度主要取决于激光在小孔孔壁上前几次反射；在小孔上部，孔壁吸收的总激光功率密度主要取决于直射到小孔孔壁上的激光功率密度；孔壁的多次反射只对小孔下部孔壁上的激光功率密度分布有影响．小孔的形状、尺寸取决于小孔孔壁上吸收的激光功率密度大小．小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的形状、深度和大小之间存在一个自我调节和自我适应的过程．孔壁上吸收的激光功率密度愈大，小孔的深度和直径也愈大，锥顶角愈小，小孔孔壁上吸收的激光功率密度分布还与聚焦透镜的焦距有关．在保证激光焊接所需要的激光功率密度的前提下，采用长焦距的聚焦透镜，有利于把激光能量直接导入工件材料内部。     

端面研磨Nd:YAG晶体棒热透镜焦距测量

主要分析和测量端面研磨凹面的Nd:YAG激光晶体棒的热透镜焦距。实验通过He-Ne光测试法,分别测量了不同功率下的端面研磨和未研磨晶体棒的热透镜焦距,并通过作图比较二者的热透镜焦距随泵浦功率变化情况,得出随着泵浦功率的增大,热透镜焦距逐渐减小的结论。文中对未研磨晶体棒热透镜焦距进行了理论和实验值的比较,曲线情况基本相符,故根据理论计算出补偿热透镜效应所需要的晶体棒的研磨半径。由于通过理论计算得出的研磨半径在实验过程中出现了出光阈值高,输出功率降低等一些现象,不利于生产的需要,故在实际经验的指导下,增大了晶体棒的研磨半径。结论指出端面研磨晶体棒的方法在一定条件下能对激光晶体棒的热透镜效应进行补偿,对大功率固体激光器的研发有一定积极作用。     

Nd:YAG激光器的热透镜效应及其对激光输出的影响

对Nd：YAG激光器的热透镜效应进行了分析，给出了实验测量动态热效应的方法．利用矩阵光学的方法，分析了热透镜效应对激光输出功率和光束质量的影响，并计算了两种谐振腔参数下的束腰宽度ωo、远场发散角θo和模体积V随热焦距f的变化情况．     

激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接过程中小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了研究，计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁通过等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度主要取决于等离子体对直射激光的反韧致辐射吸收，小孔孔壁的多次反射光只对小孔下部孔壁的激光功率密度分布有一些影响．随着聚焦透镜焦距的增大，小孔孔壁上吸收的激光功率密度峰值减小，但分布区域向小孔深处推移．最后，对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的尺寸之间的关系进行了讨论．小孔的尺寸取决于孔壁上吸收的激光功率密度大小．激光功率密度越大，小孔直径越大。     

长脉冲激光器的研究

该研究是根据固体激光器的原理,设计了一个长脉冲激光器,实现长脉冲的输出。该激光器工作物质选用了100mmφ6的Nd3~(+):YAG晶体,谐振腔采用平凹腔,在全反凹面镜曲率半径分别为5m、7m、10m,透过率采用80%的输出镜,在电源电容为2 2500μA,工作电压为280V、300V、320V下,实验测出脉宽为1ms、2ms、3ms、4ms时的各输出能量。及在工作电压为300V,腔长65cm,全反凹面镜曲率半径为10m,输出镜透过率为80%,测得脉宽5ms下的输出激光光斑,这时远场发散角为4.348mrad,峰值功率为44.77mw。