激光深熔焊接阈值表征及特性

采用CO2和Nd∶YAG激光器焊接A3钢,结合高速摄像和光谱分析,研究激光深熔焊接阈值的表征及特性。结果表明,以激光功率与光斑直径之比作为深熔焊接阈值的表征参量,深熔焊接阈值与光斑大小无关;而临界功率密度随光斑尺寸不同而变化。YAG激光焊接模式转变阈值明显大于材料蒸发的阈值,在模式转变前的热导焊接阶段,金属材料已出现显著蒸发,而焊接模式转变后,蒸气羽辉的光谱保持不变。CO2激光焊接模式转变前,金属仅发生微弱的蒸发。深熔焊接时,蒸发显著加强,且蒸气部分电离。分析表明,CO2激光焊接时,蒸气电离形成等离子体,增加金属对激光的吸收,促进深熔焊接过程的建立。     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO2激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的“负透镜效应”使得激光柬在0、＋10mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10mm离焦量下光斑缩小。电弧的“棱镜”折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0．8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

电弧气氛对CO2激光与TIG电弧相互作用的影响

采用激光功率计、光束光斑质量诊断仪及高速摄像仪,对比研究了氩和氦气氛下CO2激光与直流TIG电弧垂直相互作用时的光束特性和电弧特性.结果表明,氩气氛时,激光功率显著衰减,光束散焦,功率密度分布严重劣化;与此同时,电弧电压降低,体积膨胀,甚至产生激光支持的燃烧波;而氦气氛时,激光电弧相互作用时光束特性及电弧特性变化很小.不同气氛时激光电弧相互作用的差异源于气体的电离能不同,电弧等离子体的电子数密度存在很大差异:氦弧的电子数密度较氩弧低一个数量级,因而氦弧对CO2激光的逆韧致吸收系数比氩弧低两个数量级.同时,氦弧的折射率与大气相比较差异很小,因而对激光束的折射效应弱.     

飞秒激光加工最新研究进展

飞秒激光作为一种先进的加工技术,以其"冷加工"、多光子非线性效应、突破衍射极限等特质可实现对任意材料由微纳到宏观尺度复杂三维零件的精密加工,在微纳和精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域展露了巨大的市场应用前景。文章重点针对近三年来飞秒激光刻蚀、切割、制孔、功能表面制备、体内加工和聚合加工的研究进展进行综述,并探讨了飞秒激光在与材料相互作用机制、加工精度、加工方式、加工对象等方面面临的机遇和挑战。     

CO2激光作用下直流TIG电弧特性分析

文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流,TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加.     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO₂激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的"负透镜效应"使得激光束在0、+10 mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10 mm离焦量下光斑缩小。电弧的"棱镜"折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0.8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

TIG电弧对高功率CO2激光光束特性的影响

采用功率计、光束光斑质量诊断仪及高速摄像仪等先进手段,研究了直流TIG电弧对垂直作用的CO_2激光光束特性的影响.结果表明,电弧将吸收部分激光能量,吸收率随电弧电流及激光功率的增加而增加,且作用位置越靠近阳极吸收率越高.与此同时,电弧等离子体的折射效应使激光光束散焦、变形并向阴极方向偏转.入射的激光功率越高、电弧电流越大、激光作用位置越靠近阳极,光束散焦和变形越明显.电弧对激光的吸收和散焦的共同作用,使穿过电弧的激光功率密度显著降低.

Abstract：

By instruments such as the laser power meter, the beam diagnosis and the fast CCD camera, the effects of the DC TIG arc on the characteristics of a vertically incident CO_2 laser beam were investigated. The experimental results demonstrate that part of the laser beam energy is absorbed by the arc plasma. This absorption increases with the increase of the arc current and the incident laser power, and becomes more evident as the laser beam incident position is closer to the anode. Meanwhile, the laser beam will be defo-cused, deformed and deviated to the cathode due to the arc refraction. The beam defocusing, deformation and deviation become more obvious with increasing the arc current and the incident laser power, and impinging the laser beam closer to the anode. The combined effect of the absorption and defocusing causes the power density decreases sharply as the beam passes through the arc.     

基于光场调控和频移的多图像偏振加密方法

提出一种基于全矢量光场调控和傅里叶变换频移的多图像非对称偏振光学加密新方法。首先，多幅待加密图像经过随机相位调制、傅里叶变换和频移相位调制后相干叠加构成一幅复振幅光学图像；然后将其干涉分解成两块纯相位掩模，并编码加载到基于4F系统的全矢量光场调控系统中；最后全光调控矢量光场经过偏振片后输出振幅型加密图像和密钥，它们被CCD接收，实现多幅图像的并行加密。解密时，在正确密钥条件下，根据调控光场的全矢量分布与加密图像的关系获取多幅解密图像。偏振片旋转的任意角度和干涉分解得到的纯相位图像作为密钥，极大地提高了光学图像加密系统的安全性。此外，多幅图像加密为单幅振幅型加密图像，便于保存和传输，加密系统的加密效率得到极大提高。仿真实验验证了所提多图像加密方案的有效性和可行性，实验结果表明所提方法具有很高的安全性、抗噪性、抗剪切能力和抗选择明文攻击性，具有一定的应用前景。