高光束质量大功率全固态激光先进制造装备产业化

中国科学院理化技术研究所（以下简称“理化所”）激光物理与技术研究中心在国家、中国科学院和北京市等各级计划支持下,在具有自主知识产权核心技术的全固态激光科研领域已处于国际领先／先进水平,在大功率全固态激光器的产业化方面有重要突破。在国家863计划课题的支持下,于2009年10月率先研制出国内5kW级光纤耦合全固态激光器移动式加工系统样机（见图1）,     

波形控制能量负反馈激光焊接机技术及产业化

激光焊接技术在工业加工领域的应用前景日益广泛，技术日益成熟，已成为集光、机、电、计算机和材料等多个学科技术于一体的先进制造方法。材料和设备方面的进步使激光焊接成为可能，这早在欧洲已经得到了证明。激光焊接技术对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用。     

高强铝合金激光焊接技术与装备

北京工业大学激光工程研究院是以激光现代制造为龙头、产学研相结合的科研机构,拥有国家产学研激光技术中心和北京市激光高技术实验室,同时也是中德激光技术中心的挂靠单位,配备了国际上先进的激光制造装备和测试仪器,是激光制造领域国内研究手段全而且特色鲜明的专门从事激光制造技术与系统研究开发和推广应用及高层次人才培养基地,固定资产上亿元.     

飞机钛合金大型构件激光成形工艺与装备

钛合金等高性能难加工金属大型复杂整体关键构件的制造能力,是航空、航天、船舶、兵器、战略核武器、电力、能源等重大装备制造业的基础和核心关键技术,成为衡量一个国家工业综合实力和水平高低的重要标志之一,也是长期制约我国新型战机、大型飞机、高推重比航空发动机、重型燃汽轮机、重型运载火箭、百万千瓦核电机组等重大装备研制和生产的制造技术“瓶颈”之一。高性能金属零件激光成形技术,以金属粉末为原料,通过激光熔化/快速凝固逐层沉积“生长制造”,由零件CAD模型一步完成全致密、高性能整体金属零件的“近净成形”,是一种“变革性”的高性能、短周期、低成本、数字化、“高性能材料制备和大型构件近净成形制造”一体化的先进制造技术,代表着重大装备钛合金等高性能难加工金属大型关键构件先进制造技术的发展方向,是增材制造技术国际战略竞争的制高点。     

射频激励扩散型冷却千瓦级CO2激光器

一、主要技术内容 大功率CO2激光器件是激光加工业的核心技术器件.激光加工具有精度高、性能好、便于控制、一机多用和降低加工成本等优点,是很多领域技术改造的首选方案.国际上在大功率CO2激光器技术方面的研究趋势是朝着小型化、高质量光束输出、高总效率和低成本方向发展.     

最亮的光、最准的尺、最快的刀——激光

<正>激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体后,人类又一重大发明。什么是激光呢？“最亮的光”“最准的尺”“最快的刀”,说的是激光。激光切割、激光焊接、激光打标、激光打孔、激光通信、激光打印、激光治疗、激光美容术、激光碎石、激光测距、激光全息摄像等已进入人们视野。     

高功率半导体激光结构材料表面性能增强技术研究

激光表面技术是材料表面改性中极具发展和应用空间的技术之一,是集材料科学、材料加工、表面科学、制造与设计、自动控制、激光等为一体的系统技术。随着我国从制造大国走向制造强国,对该技术的需求将日趋增加。本项目采用“2＋2”的国际产学研合作模式,     

基于卫星重力场的数据同化及其在水循环研究中的应用

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。     

高功率、高光束质量垂直腔面发射激光技术研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为一种结构紧凑，性能优良的新型半导体激光光源被广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。近年来高功率VCSEL单元器件及高密度二维集成技术的发展使其进一步展现出在激光测距、激光雷达、固体激光泵浦以及激光加工等高功率激光应用领域的巨大潜力。     

从“夕阳工业”到先进制造技术

研究应用先进制造技术的世界性浪潮使人们重新认识曾被称为“夕阳工业”的传统制造业。新一代材料加工成形技术在先进制造技术中具有十分重要的地位。笔者认为以精确成形为代表的新一代材料和加工成形技术是未来先进制造技术的发展的趋势之一,并将给传统制造业带来一场深刻的变革。     

1PJ-2500型农田激光精平机

1PJ-2500型农田激光精平机是在“十一五”国家科技支撑计划重点项目“土地整理关键技术集成与应用”支持下研制的光机电液一体化农田精细平整设备。该设备充分运用了激光测量、液压控制和电子传感等先进技术，为土地综合整治提供了一种先进实用的技术设备，     

新型晶体材料及器件技术

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。通过对晶体材料基本性能、生长制备工艺的摸索，结合晶体在激光器中应用的实际需求开展深入研究，顺利完成了任务书中规定的任务，获得一批性能优异、稳定可靠、可批量生产的激光材料和人工晶体，并开展了激光性能表征实验，初步应用于新型激光器及频率变换领域。     

神奇之光助力神奇材料加工

石墨烯作为一种独特的由碳原子组成的单原子层二维材料,自2004年首次在实验中被制备以来,受到了广泛的关注和研究。石墨烯独特的电学、热学和光学等特性,使其在微电子、储能、透明导电电极以及复合材料等领域有着广阔的应用前景。石墨烯在许多领域的应用对其电子结构、电导率以及透光率等性能有着严格的要求,而这些性能与石墨烯的层数紧密相关。因此,精确的控制石墨烯的层数成为十分重要的研究内容。虽然现有报道提出了一些得到确定层数石墨烯的方法,快速可控得到精确层数石墨烯仍然是现阶段石墨烯应用的一大瓶颈。同时,制备图案化石墨烯也是石墨烯应用中亟需解决的问题。激光是目前最前沿的材料加工和制造手段之一,在现代制造业中扮演了重要角色,已成为国际先进制造技术研究的焦点之一。激光的高亮度、高方向性、高单色性以及典型多维性特征和极端工艺参数使其在加工处理石墨烯方面具备独特优势。结合以上研究热点,本论文提出了一种通过激光辐照的方式对石墨烯进行精确的层数控制、图案化和性能调控的新方法。采用连续CO2激光在真空环境下对石墨烯进行辐照,可将原始多层的石墨烯均匀减薄至2层。采用皮秒激光在大气环境下对石墨烯进行扫描处理,实现多层石墨烯的精确减薄,单次加工即可得到所需层数(1层,2层,3层等)的石墨烯而无需重复加工,并通过图案化的减薄处理,可使不同空间区域具备不同的石墨烯层数。采用飞秒激光切割单层以及多层石墨烯,可简单快捷精确地制备出各种形状和尺寸的石墨烯电子元器件结构。与现有的石墨烯减薄和图案化方法相比,本论文所用方法具有加工过程简单、非接触式加工、环境友好、加工效率高以及加工过程柔性等优势,在石墨烯光电子功能器件领域有着广阔的应用前景。     

国内外淀粉加工技术发展趋势前瞻

一、国内外淀粉加工生产技术发展趋势 一是加工企业向大型化发展.国外的淀粉加工厂一般都在年产5万吨以上,美国和欧盟的玉米、马铃薯淀粉加工厂年产在10多万吨至数十万吨的规模.泰国的木薯淀粉厂年产在5万～15万吨.国内的淀粉加工企业也在向大型化发展,吉林、山东等省的玉米淀粉加工厂已达到年产10万～30万吨.     

CBO晶体三倍频紫外激光（355nm）输出功率达到17．7W

高功率紫外全固态激光器是近年来全固态激光器技术发展的一个重大方向,先进制造业和信息产业所需的355nm紫外高功率激光可通过非线性光学晶体对Nd:YAG激光(1064nm)三倍频来获取。我国发明的LiB3O5(LBO)晶体被公认为是目前最适合用于高平均功率全固态激光器的三倍频晶体。CsB3O5     

飞秒激光3D打印蛋白质光子器件

蛋白质是生命活动得以进行的重要物质基础。经过长期的自然进化,多种多样的蛋白质分子结构、性质、功能独特而又千差万别,且很多都难以被人工材料所仿制和替代。近年来,人们将各种蛋白质(及衍生物)基生物材料与先进微纳加工和集成技术有机结合,以蛋白质为重要、关键乃至核心材料,实现了各种新型功能化微纳结构、器件与集成系统——这已成为蛋白质基生物材料的一个重要的前沿研究方向、应用领域和发展趋势。尤其是蛋白质(及衍生物)在微纳光/电(子)相关的多学科领域交叉性应用方兴未艾。但是,大部分微纳加工成型技术在亚微米乃至纳米精度真三维等能力上的不足或缺失,限制了蛋白质基生物材料在微纳尺度应用的进一步发展(尤其是三维光子器件与系统)。而另一方面,利用飞秒激光直写技术,人们已经成功地制备了各种器件构型的高质量二维和三维微纳光子器件。本文着重介绍利用蛋白质材基的飞秒激光直写技术。首先,以蛋白质基材料作为人工合成聚合物的环境、生物兼容理想替代材料,获得亚微米乃至纳米级精度的各种高质量二维和三维蛋白质基微纳光/电器件,较好地实现其原型功能;其次充分挖掘、利用蛋白质本征性质,赋予所制备器件新颖多样的特性与功能。最终实现在材料功能特性和器件几何构型上"双重"任意设计和可控的飞秒激光直写定制,而有助于推动其多样化的应用拓展。     

中国研制成功世界最亮极紫外光源——“大连光源”

<正>日前,由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所联合研制的极紫外自由电子激光装置——"大连光源",发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲,单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子,这套总长100米的装置成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。自由电子激光是国际上最新一代先进光源,也是当今世界发达国家竞相发展的重要方向,在科学研究、国防科技发展中     

微灌喷水带激光制造关键技术探讨

喷水带激光制造关键技术通过对喷水带生产过程中的关键技术进行研究,在引进国外先进生产技术的同时,通过研制创新、改进工艺,实现在激光制造关键技术上的重大突破,全面提升了我国喷水带生产的技术水平,使产品质量达到国际先进水平。     

借激光之力,筑石墨烯集成之梦

随着便携式电子设备的快速发展,对于器件小型化和灵活性的需求正在成为一个重要的趋势。石墨烯是sp2杂化单原子层的二维晶体,具有独特的电学、机械、热学性质,较大的比表面积、较低的制造成本等,广泛的应用在可穿戴、智能电子器件等领域。尽管目前已有一些报道提出了很多关于石墨烯基可穿戴柔性电池、电容器以及集成电路、驱动器件的研究,但是大多数制备方法存在制备过程烦琐、操作复杂、制备和加工样品时间较长、样品容易遭到污染等问题,限制了其商业化的应用。此外,有效实现石墨烯功能复合材料的规模化制备仍然具有很大的挑战性。激光加工为非接触式加工技术,其较快的材料加工速度、较大的扫描面积、优越的纳米空间分辨率和逐步处理为高效、快速制备和加工石墨烯提供了新的思路。本文提出了一种激光区域选择性微加工氧化石墨烯纤维以及快速、大体积制备石墨烯功能复合材料的新方法;构建了不同结构的石墨烯/氧化石墨烯一体化纤维电容器,并获得了湿气响应刺激的可编织石墨烯基纤维驱动器,通过调节不同的激光参数,纤维在湿气下发生弯曲、弯折及螺旋扭转等复杂的响应形变;采用激光照射氧化石墨烯凝胶,引发凝胶迅速自发的还原反应,极短时间内将整个氧化石墨烯凝胶还原成石墨烯块。基于此成功制备了大块的三维结构石墨烯、化学掺杂的石墨烯、金属以及金属氧化物掺杂的石墨烯等。     

阵列式高速在线CO2激光打标机

一、主要技术内容 阵列式高速在线CO2激光打标机,填补了国内阵列式激光打标机研究及产品的空白.利用发明的集成化激光传输系统,使用价格低廉的普通CO2射频激光器组成激光打标列阵,实现在高速生产流水线上打标.并且能够在诸如平面、曲面等各类物体上打出高质量的字符.