高功率光纤激光深熔焊接小孔特征直接观测

为了解决深熔焊接小孔难以直观观测的难题,提出改进的"三明治"方法,并对10 kW光纤激光深熔焊接小孔进行了直观观测,观测到激光深熔焊接清晰的小孔内壁及沿着孔壁的液体流动.对小孔前沿壁上流动的液体"台阶"及其伴随的流体动力学和蒸汽现象进行了同步观测.观测了金属微滴脱离小孔壁过程及所导致的蒸汽爆发现象.采用光谱仪对小孔内部光谱信号进行了精确探测并计算了孔内光致等离子体特征参数.试验结果表明:小孔壁的流体动力学行为对焊接缺陷的产生具有决定性影响.     

高逼真激光雷达场景建模与分析

为了提高激光雷达场景的仿真逼真度,采用光线跟踪的方法构建了以激光成像模型为基础的激光成像模拟仿真系统.结合激光散射定律,对计算机图形学中基本光照模型进行了一系列改进,得到了简化的用于高真实感场景仿真的激光成像模型,具体的改进如下:1加入激光光源的直接反射分量;2将多光源光亮度模型改变为多次反射的功率模型;3在模型中引入探测器噪声项.对典型场景进行了激光雷达场景成像计算,用采集到的激光雷达图像数据进行对比分析.仿真结果表明,模拟结果与实采图像在基本特征上是相似的;定量分析结果表明,模拟图像与实采图像在主要特征上是相符的.     

一种提高功率测量精度的方法

对磁控管发射机水负荷功率测量问题进行了探讨．通过对一次入射忽略反射、一次反射忽略多次反射和二次反射忽略二次以上反射等三种情况下引起测量结果的失配损耗的比较分析，得出了失配损耗与驻波比的关系式，并画出工程应用的曲线，在此基础上提出校正方法．     

蓝光LD抽运Pr~(3+):YLF直接获得橙红光的实验研究

对蓝光二极管(LD)泵浦Pr:YLF晶体输出橙红光进行了实验研究,分析了不同偏振方向的晶体和不同透过率的输出镜对橙红光输出功率的影响。在a切Pr~(3+):YLF晶体吸收功率为4.5W时最高输出639.7nm激光功率为491m W。c切Pr~(3+):YLF晶体在吸收功率为3.3W时最高输出607.3nm激光功率为177m W。     

准三能级固体激光器中激光介质长度优化

为进一步提高激光二极管端面泵浦的准三能级激光器转化效率,基于速率方程理论,引入能量传输上转换效应和激发态吸收效应,对自吸收损耗进行研究。设计了平凹谐振腔,采用不同长度的Nd:GdVO_4晶体作为激光介质进行实验验证。研究结果表明:自吸收损耗同激光介质长度呈正比关系,但随着泵浦功率增加而减弱。实验结果证明了最佳激光介质长度的存在,泵浦功率30 W以内,最佳激光介质长度在5～6.5mm范围内递增,且实验结果和理论计算结果相符合。     

侧面抽运光参数对DPL激光器增益分布的影响

为了研究侧面抽运固体激光器时激光工作晶体中的增益分布特性,分析了侧面抽运结构特点,采用数值计算方法计算了单向侧面和三向侧面抽运光参数对激光晶体中增益分布的影响.研究结果表明:抽运光束腰半径越小,激光晶体的轴线上增益越大,激光晶体径向增益分布越集中;晶体的吸收系数越小,激光晶体中抽运均匀性就越好,但总的吸收效率下降;在吸收系数和束腰半径过小时,激光晶体不能完全吸收抽运光的能量,抽运光利用率降低;此时在晶体侧面抽运光出射面增镀抽运光的增反射膜,能提高抽运光的能量利用效率.     

硅波导中近红外激光的热效应

基于厚度达到毫米量级的双面金属包覆波导,采用波长为1 550 nm的近红外激光入射到该波导金属耦合层上,激发波导中的超高阶导模后,通过定点观测反射光强度的振荡变化,研究近红外激光在硅片产生的热效应.研究表明,耦合进波导的近红外激光被吸收,热效应导致硅片的折射率改变,激光热效应作用随激光功率增大而增强,并且激光热效应在50％工作点时作用最明显.     

小孔等离子弧焊的等离子弧功率损失分析

为了从理论上了解焊接工艺过程中等离子弧的功率损失,通过计算对小孔等离子弧焊的等离子弧功率损失进行了分析.分析表明,等离子弧在焊接过程中的功率损失包括等离子弧通过喷嘴的功率损失、喷嘴出口到小孔的等离子弧功率损失、等离子弧穿过小孔的功率损失等几部分.通过对这几部分损失的定量计算表明,电弧在压缩区、非压缩区和小孔区的功率损失分别为28.16%、10.68%和39.89%,说明功率损失主要来自于枪体及工件的热传导,而辐射和对流所占的比例则较小.     

激光功率对多壁碳纳米管形貌和连接的影响

为了研究了多壁碳纳米管的连接和表面形貌变化,利用1064 nm光纤激光辐照多壁碳纳米管对其进行连接,并通过扫描电镜观测其连接现象。通过改变激光功率密度和辐照时间,研究其对碳纳米管的连接效果及其表面形貌改变。结果表明：激光功率密度对多壁碳纳米管的表面形貌和连接质量均有影响;当激光总功率密度约为90 W/cm2时,可观测到碳纳米管的连接;由于热累积效应,当激光总功率密度较高时,激光诱导孔洞结构和纳米粒子在碳纳米管的壁管上大量出现,碳纳米管的长径比也严重下降,这对碳纳米管的应用极其不利。     

选区激光熔化工艺参数对SiC_p/AlSi10Mg复合材料致密度和硬度的影响

为提高选区激光熔化(SLM)成型SiC_p/AlSi10Mg复合材料的致密度,采用Box-Behnken曲面响应法系统研究了激光功率P、扫描速率V、扫描间距S三个工艺参数与成型件致密度的关系,获得了SLM工艺参数和致密度的关系模型和最佳工艺参数。研究结果表明:扫描速率V、激光功率P、扫描间距S对SLM成型SiC_p/AlSi10Mg复合材料致密度的影响程度依次降低。当激光功率为250 W,扫描速度为1 200 mm·s~(-1),扫描间距为0.1 mm时,该复合材料的最高致密度可达97.72%,显微硬度为240.8 HV。响应面致密度模型优化下的工艺参数预测致密度最高为97.88%,与本实验结果具有较高吻合性。     

高亮度固体激光焊接研究进展

高亮度固体激光,特别是光纤激光以其光束质量高、加工柔性好、运行成本低等综合优势,吸引了国内外研究人员的广泛关注. 结合作者的研究工作,概括了高亮度固体激光焊接模式转变过程、羽辉特性、飞溅特性、深熔小孔壁形貌及孔内能量耦合等焊接物理过程方面的最新研究进展. 阐述了大厚板材超窄间隙激光焊、异种金属熔钎焊、激光电弧复合焊等焊接方法的最新研究.     

基于正交试验设计的铝/钢激光深熔点焊参数优化

通过激光匙孔点焊技术实现铝与钢的焊接. 通过正交试验方法对铝/钢进行激光匙孔点焊试验,研究时间、功率和离焦量对接头力学性能的影响程度. 结果表明,激光功率对铝/钢激光匙孔点焊接头的力学性能影响最大,离焦量次之,焊接时间影响最少,最优参数为激光功率2.85 kW、离焦量22 mm、持续时间3 s,拉伸载荷达到1470 N. 焊缝处生成锥形熔化区,界面处无裂纹,生成包含Fe₃Al、FeAl和FeAl₂等金属间化合物(IMCs),最大显微硬度(HV)达到810.     

5083的激光传导焊接

研究了利用高能量的二氧化碳和YAG激光器作为于激光传导焊接2mm～3mm板厚的AA5083。结果表明,焊接2mm～3mm板厚的AA5083时产生的粗大的焊接区并充分渗透。通过观察,在这个过程中渗透深度最初开始增加并达到最大值,然后随着斑点大小的增加而逐渐减小。     

粗糙度与激光强度分布对光船聚焦性能的影响

激光束聚焦性能研究是激光推进技术研究中的一个重要内容。根据实验装置的形状和激光强度分布,建立了计算模型,编写了计算程序。用该程序可通过计算空间某点的激光能流密度和某个区域的能流密度分布来确定点火线的形状和点火区域的大小;研究喷管内壁的表面粗糙度和入射激光束的强度分布对聚焦性能的影响。为进一步研究激光支持等离子体流场特性和脉冲激光推进性能等提供重要的理论依据。     

激光熔敷中粉末粒子流对光能吸收的研究

在分析同轴非载气送粉激光再制造中能量分配的基础上，建立光束能量被粉末粒子束吸收、被基体吸收和损耗的物理模型，利用能量守恒的原理和光能离散化的模型，推导出激光束与粉末作用效率的定量关系表达式，并系统地研究粉末粒子云对激光来衰减的各种影响因素，结合相关的物理特性、工艺参数进行的计算并对结果做了分析，从而给优化覆层质量和进行智能控制提供了理论依据．     

射孔弹药型罩壁厚差检测装置的设计

为提高检测精度,满足药型罩自动化生产的需要,设计了激光传感器的检测装置.阐述了药型罩壁厚差检测装置的检测原理、整体结构、激光传感器的工作原理及标定.装置检测精度为0.01 mm,工人劳动强度降低了50%.     

飞秒激光导致透明介质的结构改变

超短脉冲激光是对物质进行加工、处理的有力工具.使用脉冲宽度150 fs的不同能量的800 nm激光脉冲,在不同数值孔径的聚焦条件下,对各向同性的光学物质(熔融石英和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))进行了单个激光脉冲所形成的光损伤实验研究.检测了激光脉冲在这两种介质中的能量损伤阈值和形成的损伤位点的形态.研究了高强度飞秒激光脉冲在熔融石英和PMMA介质体内所形成的几种结构改变,从局部的小折射率改变到形成微爆结构.得出了PMMA比熔融石英更适合用作飞秒激光的三维光存储材料的结论.讨论了飞秒激光脉冲与透明介质的非线性相互作用.     

表面活性剂减阻水溶液在紊流边界层中的流动结构

为揭示表面活性剂减阻水溶液在边界层中的减阻力学特性,使用二维激光多普勒测速仪（LDV）对十六烷基三甲基溴化铵和伴随盐水杨酸钠的减阻水溶液在零压梯度紊流平板边界层中的流动结构进行实验研究。结果发现,与水流相比,减阻水溶液的主流方向脉动强度峰值出现位置远离壁面,在靠近边界层中部,出现第二峰值,并处于非“剪切诱导状态（SIS）”;雷诺应力的象限构成中,上喷流（Ejection）和下扫流（Sweep）的贡献明显被抑制以致使雷诺应力沿整个边界层内部基本为零;在主流速度脉动能谱中,低频运动强度大于水流,而高频运动强度低于水流。结果说明表面活性剂减阻水溶液具有降低紊流脉动各个成分相关度、提高流动结构尺度的作用。     

激光血管成形术中荧光光谱技术的应用性研究

在激光血管成型术中用光谱技术进行诊断定位是八十年代中期开始的一项较新的研究课题,目前较为集中地研究血管的激光荧光光谱.我们用普通氙灯355nm波长和YAG三倍频(355nm)激光作为激发光源进行了血管荧光光谱的实验研究,结果表明1.普通光源的血管荧光光谱与激光的血管荧光光谱相似,并由此提出用普通氙灯进行血管疾病光谱诊断的方法.2.激发波长为355nm时,在396nm和450nm处的相对荧光强度与血管内膜的成分有关,能够鉴别正常血管和异常血管,可以成分光谱诊断的依据.这方面的研究国内未见详细报道.