汽车发动机排气阀脉冲激光焊接实验研究

采用YAG激光作为焊接热源,对汽车发动机排气阀的激光焊接工艺进行了实验研究。实验结果表明：对焊面的打磨、抛光和紧密接触对防止焊缝中产生过多的气孔和提高焊缝的机械性能有重要作用;激光功率密度、焊接速度、脉冲宽度和脉冲频率四个参数是实现脉冲激光焊接的关键因素。经理论推导,确定了在脉冲激光最大平均输出功率300W、单脉冲能量60J、脉冲频率5Hz、焊接速度0.75mm/s的限定条件下,最佳工艺参数组合为脉冲宽度8ms和峰值功率7.5KW。与经传统摩擦焊所得焊缝质量相比,其抗剪切强度有明显提高。     

纳秒级窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准

提出一种纳秒级窄脉宽脉冲光检测方法及峰值功率校准方法,探讨了窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准的研究意义,介绍了窄脉宽脉冲光检测及峰值功率的校准原理、校准方法及步骤。实验表明,该方法在仅有平均光功率测试平台,无峰值光功率计的情况下,可以进行脉冲光峰值功率的校准。     

LD泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q锁模激光器的输出特性

研究了LD泵浦Nd:YVO4/Cr4 :YAG调Q锁模激光器的输出特性,得到了如下结论:腔长较短时只能实现调Q脉冲激光输出,其峰值功率随泵浦功率成近似线性增加;当腔长增加到足够大时可实现稳定的被动调Q锁模激光脉冲输出,与调Q激光脉冲比较峰值功率得到很大提高;脉冲LD泵浦时,锁模脉冲激光输出平均功率减小,锁模脉冲峰值功率远大于连续泵浦锁模脉冲的峰值功率,谐振腔稳定区变宽.     

高功率LD抽运的Nd：YVO4被动调Q激光器

在二极管(LD)抽运的Nd:YVO4激光器中,采用Cr4 :YAG(钇铝石榴石)作为可饱和吸收体,可获得1.06 μm的被动调Q脉冲激光输出.当腔长为9 cm,抽运功率为13.4 W时,得到重复频率为38.5 kHz,平均功率为1.35 W的调Q脉冲序列,其单个脉冲能量为35 μJ,脉宽为25 ns,峰值功率为1.4 kW.比较不同腔长下平均功率随抽运功率的变化关系,以及不同抽运功率下的脉冲重复频率、脉冲宽度和单脉冲能量;分析热透镜效应对输出功率的影响,以及受激粒子上转换效应对脉冲能量的影响,结果表明,理论分析和实验结果相一致.     

超高功率超短脉冲发展的现状及相关科学问题

超高功率超短脉冲激光系统在其聚焦焦点附近可以实现高达1022-24 W/cm2的峰值功率输出,为强场物理实验研究,以及实验室内模拟极端环境下的天体物理条件提供了直接的实现方案.自从国际上首次提出了建造EW激光的概念,即输出总功率达到1018 W的大型激光系统后,国际上很多国家都在设计和建造大规模的超高功率超短脉冲激光系统.本文简要介绍了国际上这种规模激光系统的发展状况,并结合国内超高功率高能超短脉冲激光的发展,对超高功率超短脉冲激光系统发展中相关技术问题进行阐述.     

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属于热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔     

利用光谱展宽再压缩技术实现5．1fs亚毫焦耳激光脉冲

采用光谱展宽再压缩的方法,将能量为0．8mJ、脉冲宽度为25fs的激光脉冲注入充有一定气压的空芯波导光纤中．由于自相位调制效应,将入射激光光谱展宽到460～950nm．采用啁啾镜的组合将它压缩至所对应的极限脉冲．经优化各参数,获得了脉冲宽度为5．1fs,单脉冲能量为400μJ,对应峰值功率为80GW的激光脉冲．     

光声激光功率能量探测器特性的研究

在激光技术中,功率和能量是激光的重要物理参数.传统的测试仪器如碳斗功率/能量计及硅光敏二级管功率计,其使用光谱波段、灵敏度、线性动态范围等多项参数均得不到满意的统一.我们应用固体光声效应的Rosenwaig-Gersho(简称为R—G理论),用碳薄膜作吸收体,分别用微音器和PZT压电陶瓷为传感器,研制成激光功率/能量探测器,并对它的性能参数进行了实验测定.结果表明,该探测器具有灵敏度高、时间响应较快、动态范围宽、结构简单、造价低等优点,可用于常用激光器如He-Ne和TEA CO_2激光.连续及脉冲Nd:YAG激光功率/能量探测,用于红外激光光谱的探测其性能优于价格昂贵的热释电探测器.     

激光二极管泵浦的调 Q Nd:YVO_4绿激光器

研制成用激光二极管泵浦的声光调Ｑ的Ｎｄ：ＹＶＯ４腔内倍频激光器，得到了ＴＥＭ００模、频率高达１００ｋＨｚ的稳定的５３２ｎｍ绿激光脉冲系列输出，阈值泵浦功率２７ｍＷ；在连续５７０ｍＷ的泵浦功率下，绿激光脉冲的峰值功率１．１ｋＷ，脉宽４．６ｎｓ；输出功率稳定，在±５℃的工作温度变化下，输出功率变化小于±２％。实验发现：在一定的泵浦功率范围内，随着泵浦功率的增加，１．０６４μｍ基频光的输出能量逐渐增加到一个最大值，然后又逐渐降低；而５３２ｎｍ倍频光的输出能量却一直单调增加；同时激光脉冲宽度也逐渐减小，趋向一个最小值；倍频光脉冲宽度远小于基频光脉冲宽度。声光调制器的质量对器件性能有很大的影响。     

基于黑磷可饱和吸收体的Nd:YVO_4锁模激光器的研究

采用液相剥离方法成功制备了黑磷可饱和吸收体,在Nd:YVO_4激光器中实现了连续锁模运转.在中心波长为1064.13nm处,获得脉冲宽度为5.7ps、重复频率为91.5MHz的锁模脉冲.在2.5 W的吸收泵浦功率下,激光器输出功率为300mW,相应斜效率14%.锁模激光单脉冲能量为3.28nJ,峰值功率为525 W.     

基于Nd:LGGG连续与调Q脉冲人眼安全激光器研究

1.4μm人眼安全激光具有对人眼安全?对烟雾环境穿透能力强以及易于产生和探测等特点?本文基于Nd:LGGG新晶体,采用石墨烯作为可饱和吸收体,研究了1.4μm人眼安全激光输出特性?在注入泵浦光功率15.6W时,获得2.38W的1.4μm连续激光输出,光 光转换效率为15.4%;在注入泵浦光功率14.3W时,获得平均功率为255mW的1.4μm调Q激光输出,输出脉冲宽度为490ns,重复频率为80kHz,激光单脉冲能量为3.2μJ,脉冲峰值功率6.53W?     

双脉冲Q开关激光治疗色素性皮肤病的实验研究

通过对Q开关单、双脉冲Nd∶YAG激光、红宝石激光治疗黑色纹身进行实验研究,对Q开关单、双脉冲治疗色素性皮肤病进行了比较和统计学分析,并研究了脉冲间隔、能量密度等参数对双脉冲治疗色素性皮肤病的影响.结果表明,与Q开关单脉冲激光相比,采用Q开关双脉冲激光可以在不提高激光峰值功率的前提下提高治疗色素性皮肤病的效果且减轻损伤.     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

飞秒激光分子结构成像

飞秒激光具有超短的脉冲宽度和超强的峰值功率,它在科学研究中的广泛应用极大地提高了人类认识物质世界的能力.本文介绍我们基于飞秒强激光作用下分子的隧道电离和库仑爆炸,在分子轨道和分子构型成像方面的研究进展.     

Cr~(4+)∶YAG在Nd∶YAG激光器中的被动调Q

在考虑Ｃｒ４＋ ∶ＹＡＧ激发态吸收的情况下,给出调Ｑ 速率方程组,并且利用计算机对该方程组进行数值求解． 从而,描绘出调Ｑ过程中相关粒子数的变化情况,得到脉冲宽度、脉冲能量、峰值光功率的理论值． 采用Ｃｒ４＋ ∶ＹＡＧ 晶体作为可饱和吸收体,在脉冲式Ｎｄ∶ＹＡＧ 中实现了１．０６ μｍ 激光的调Ｑ运转． 实验结果与理论结果相符合．     

Cr^4＋：YAG在Nd：YAG激光器中的被动调Q

在考虑Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ激发态吸收的情况下,给出调Ｑ速率方程组,并且利用计算机对该方程组进行数值求解,从而,描绘出调Ｑ过程中盯关粒子数的变化情况,得到脉冲宽度,脉冲能量,峰值光功率的理论值,采用Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ晶体作为可饱和吸收体,在脉冲式Ｎｄ：ＹＡＧ中实现了１．０６μｍ激光的调Ｑ运转,实验结果与理论结果相符合。     

高重复率LiF:F_2~-色心调Q的YAG倍频激光器

本文阐述了作者研制的LiF:F_2~-晶体色心调Q的YAG倍频激光器.该激光器输出高重复率、高峰值功率、窄脉宽的脉冲蓝绿激光,适用于机载激光雷达进行大面积、高深度、高精度的海洋探测.文中还介绍了这种激光器输出激光的偏振性、脉冲宽度和能量的稳定性等实验结果.     

连续-脉冲复合激光毁伤金属材料分析与优化设计

战术激光武器具有改变战争形态的潜力，是各军事强国优先研发的新概念武器。以连续激光作为光源的激光武器因较长的打击点驻留时间削弱了其战术应用价值，而连续-脉冲复合激光能够提高毁伤效能，有效应对多种军事目标。建立了连续激光与毫秒激光复合损伤金属材料的理论模型，理论分析了连续-脉冲复合激光与钢板的热力学过程。以0.2 cm钢板为目标靶材，用2 000 W连续激光和10 J、脉宽500 μs脉冲激光进行复合毁伤模拟。靶材被连续激光照射3 s后出现明显熔池，后被脉冲激光照射产生不超过1.8×10^(-4) cm3的气化量，带来0.9 N的反冲力，剥离了熔池中的液态钢。建立了毁伤孔径与最低连续激光功率和最小脉冲能量之间的对应关系，可用于指导复合高效激光毁伤系统的设计，避免连续激光在对目标金属过度加热时浪费能量。     

6061铝合金焊接前纳秒激光预处理机制与试验

利用高效、无损、绿色环保的激光清洗技术进行焊前预处理,采用热传导偏微分方程,理论分析6061铝合金焊前激光预处理氧化层机制.结果表明:激光作用下,材料表面温度迅速增加;Al_2O_3吸收相同激光能量的温度峰值为铝合金基体的4倍;激光脉宽越宽,热效应越明显;激光预处理6061铝合金表面氧化层的机制为气化机制.采用纳秒短脉冲光纤激光器预处理,研究焊前激光预处理表面的形貌及氧元素质量分数等特征,结果表明:由于高激光能量的热效应,预处理过程容易造成二次氧化,随着激光功率增大,坑深趋于稳定;激光功率15～25 W时,可以有效去除表面氧化层;激光功率小于15 W时,表面仍有氧化层残余.