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.     

微变形镜补偿激光器波前畸变

推导出热畸变与微变形镜镜面形变量及反射镜驱动单元上电压的关系,建立了补偿激光器腔内畸变的自适应光学系统试验平台．试验结果表明,给变形镜的37个驱动电极施加不同的控制电压,改变镜面弯曲程度．能有效校正激光波前畸变,为基于微变形镜的自适应光学在热畸变校正系统中的应用提供了必要的试验依据．     

激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响

采用SYSWELD有限元模拟和激光焊接红外测温方法,研究了激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响。结果表明,焊接温度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度的增大而降低,且在激光功率较大和扫描速度较低时,其变化对焊接温度影响较大。在激光快速加热/冷却条件下,不同参数下的焊接初始温度与终了温度存在差异,通过调整合适的激光参数可获得相对稳定的焊接温度分布。在热影响区作用下,各焊接节点温度下降相对缓慢,且这一过程随着激光功率和扫描速度的增加而逐渐延长。为了提高焊接效率而同时增大激光功率和扫描速度不利于热变形的控制。     

强激光反射镜体结构对镜面热变形的影响

对于高功率激光器谐振腔反射镜在高能光辐照下的热变形问题,通过对不同镜体结构的热变形的效果分析,说明镜体结构决定了热变形的效果.比较了不同的镜体结构镜面热变形的有限元软件计算结果,得到较优的镜体结构:对于圆形的Si反射镜,去掉光照背面中心区域以外的环形区域有利于减小热变形,环形区域保留5 mm厚比较适宜;光照背面的中心区域的直径大小为40～60 mm比较适宜.结果还表明,通过优化镜体结构的方式对减小镜面热变形是非常有效的.热台架实验结果与数值模拟结果相符.     

热冲击载荷下铝蜂窝夹芯结构的温度场及变形

建立了强激光辐照下铝蜂窝夹芯结构的有限元模型,运用热/力序贯耦合方法对其温度场和力学行为进行了分析;研究了在激光功率一定的情况下,防热层的厚度、导热系数和比热容对夹芯结构温升的影响;分析了具有防热层夹芯结构的热变形及上面板和芯层的等效应力的变化规律.结果表明:防热层的导热系数对夹芯结构的温度场影响最大;在一定范围内,防...     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

快中子照相CCD成像系统反射镜组件设计

基于反射镜组件的刚度、强度和热尺寸稳定性,采用背部4点支撑方案设计了反射镜组件。对反射镜组件进行的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析结果表明,反射镜在重力载荷和4℃温升载荷及温度和重力耦合变形下,面形精度达到PV≤λ/10,RMS≤λ/50(λ=400nm)。模态分析结果证明该结构有足够的动态刚度。     

数控激光设备家族的一朵奇葩

激光切割技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率为500～2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低,但是,通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使不锈钢蒸发。国内70年代初已开始进行激光加工的应用研究,但发展速度缓慢。在激光制孔、激光热处理、焊接等方面虽有一定的应用,但质量不稳定,济南铸造锻压机械研究所有限公     

基于非球面分光镜的高能激光功率和能量测试研究

高能激光在科研、军事和工业等领域的应用日益广泛,其功率和能量的准确测定是激光器性能评价和激光武器系统作战效能评估的重要依据。考虑到高能激光的物理特性和非球面元件的光学性质,提出了一种基于非球面分光反射镜的高能激光功率和能量测试方案。针对分光镜的面形参数及激光功率计的响应波段、测量范围、损伤阈值、有效探测孔径等特征参数,对激光束经过分光反射镜后到达两个激光功率计探测面的光束功率密度进行了数值仿真,将仿真结果与采集到的光斑进行了对比分析。同时,从能量角度对分光镜的分光效果进行了实际测试,分光镜的平均分光比达到98.75%,进而验证了方案的合理性。     

激光束空间模式实时调控与模拟

在激光束空间模式可调性研究基础上，对已建立的调控系统，波前重构和变形反射镜波面拟合的三部分数学模型进行了模式的进一步实时调控及其计算机模拟，研究了激光加工过程能量空间分布的实时任务调控方法，并将其应用于对激光束的刃磨，计算模拟表明了刃磨光束在激光精密加工和新的激光成形方法中的有效性。     

功率连续可调、高稳定度的Ⅴ型CO_2激光器

由于发展了气体电子学的并联放电稳定性理论,设计了带阻抗调节器的高稳定度气体激光管并联放电的激光电源系统,并考虑到反射镜热形变对谐振腔结构参数的影响,从而改进了谐振腔设计,实现了激光输出功率大范围可调、高稳定度的V形折迭式CO_2激光器。最高激光输出功率达160瓦,放电长度3米,比功率大于50瓦/米,稳定度为±3%,电光转换效率优于14%,发散角小于1.5毫弧度,光斑为低阶模,激光输出功率可由30瓦连续调到最佳值。整机具有较大的可靠性与通用性。     

小鼠肝肿瘤激光间质热疗损伤区域MRI研究

为了更好地选择用于治疗肝肿瘤的激光间质热疗剂量,通过体外培养肝肿瘤细胞H22,建立小鼠皮下移植肝肿瘤模型,采用4组功率（1.2/1.4/1.9/2.1 W）激光在相同加热时间（600 s）下进行肿瘤激光热疗,并于术前、术后进行磁共振扫描,观察小鼠肝肿瘤经热疗后的损伤区域磁共振成像（MRI）的变化情况.结果表明：激光热疗过程中肿瘤组织加热中心的温度随加热时间的延长而上升,且激光功率越大,温度上升幅度越大;4组功率热疗后,肿瘤内部均呈现明显的凝固坏死区域,肿瘤内部损伤区域大小和位置在MRI图中清晰可辨,与周围未发生损伤的组织边界明显;1.2/1.4/1.9 W组损伤区域较小,2.1 W组损伤区域明显较其他3组大.研究发现：不同激光功率下激光间质热疗对小鼠肝肿瘤均有治疗效果,2.1 W组效果明显;MRI对热疗损伤区域的变化情况有理想的评估价值.     

脉冲激光作用下金属反射镜热力耦合数值模拟

利用有限元法对单脉冲激光作用下铜基Ni/Au反射镜的热力耦合以及温度场分布进行了数值模拟,得出了在不同功率的单脉冲激光照射下的温度场和应力分布,并对脉冲功率密度与镜面最大温升以及膜层最大应力的关系进行了分析.     

反射式大功率CO_2激光功率测试仪

大功率CO_2激光器的功率测量关键在于大功率激光光束取样杆应在不影响光束工作条件下取样测量激光光束功率,被测量的激光功率可高达上万瓦.在研制反射式取样功率计过程中,重点考虑在保证测量精度及稳定性条件下,尽量使仪器成本降低.反射式的光学系统可以减少加工费用;反射口径可做得比较大,适用于大口径激光束测量,同时反射镜重量轻.另一方面,采用自行设计与研制的温差多接点热电堆探测器,不仅成本低而且     

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.     

强激光作用下单晶硅的热畸变特性研究

高功率激光已经广泛应用于核聚变、激光加工、激光化学以及材料处理等领域.在强激光的辐照下,由于大量光子进入材料体内被吸收,局部蓄热,因而形成较大的温度场梯度.考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了硅基板的三维温度分布和热变形,给出了硅基板温度分布和热变形跟基片半径和厚度的关系表示式以及关系曲线图.计算结果表明:温升不仅与介质的吸收系数密切相关,而且与对流换热系数有关.在激光照射的初始阶段,基片热变形量迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,热变形增加量逐步变缓.     

激光束空间模式可调性与变换研究

利用自适应光学技术,对激光进行模式变换,可将高斯光束转换为均匀的矩形光班,通过采用变形反射镜技术来具体实现对光束空间模式的变换。研究了激光加工过程能量空间分布的实时任意调控原理与方法,试验分析了可主我束对材料的作用规律,从而实现对激光束的刃磨。实验证明此法可提高激光加工的质量和能力。     

一种新的Mems变形反射镜主要性能参数测试

通过对37单元Mems变形镜面形的测量得到了变形镜的电压-位移静态曲线。通过对自适应光学微变形反射镜理论研究推导和实验测试,导出了变形反射镜光学影响函数的矩阵并由此得到电压控制矩阵,从而利用控制电压校正了变形镜的初始面形,为系统波前畸变校正提供了与理论相一致的实验依据。对变形镜校正能力进行了测评,为今后全面优化设计微变形反射镜及其更完美的适应自适应光学系统的需要提供了实验数据与理论支持。     

激光热辅助磨削石英玻璃的实验研究

采用正交实验研究了工艺参数对石英玻璃激光热辅助磨削后的表面粗糙度、表面形貌和砂轮磨损情况的影响.结果表明:激光热辅助磨削可以提高临界磨削深度、石英玻璃的表面磨削质量及效率.激光功率对激光热辅助磨削表面粗糙度影响最大，但不呈线性关系，最优激光功率为175W，对应粗糙度为0.262.通过激光辅助，实验过程中玻璃脆性下降，塑性提高，实现了石英玻璃的塑性域磨削，减轻砂轮磨损，降低了磨削表面的剥落坑.     

激光反射镜薄膜散射的测量

为了测量激光反射镜薄膜的散射率，评定激光反射镜薄膜的光学性能，研制一种以球面反射镜为聚光元件和利用光电接收转换系统通过相对测量方法测量薄膜散射的装置。文章阐述这种激光反射镜薄膜散射测量装置的测量原理、结构和测量误差分析。实际测量结果表明，该装置的测量灵敏度优于４×１０－６，相对测量误差优于±１０％。