基于Marangoni效应的光学元件化学抛光工艺研究

介绍了Marangoni界面效应及化学抛光反应机理,进行了数控抛光刻蚀实验研究,包括刻蚀稳定性实验、刻蚀量与刻蚀头速率的关系以及初步的面形修复加工.通过对实验结果进行分析,得到稳定可控刻蚀抛光的上限刻蚀速率和刻蚀效率与刻蚀头走速的函数关系.     

外腔半导体激光器的空间模式特性分析

通过对宽发光截面半导体激光器(BAL)输出激光空间特性和远场分布的理论分析,并根据激光振荡的自再现原理,导出了反馈注入外腔宽发光截面半导体激光器输出激光的光场分布。计算表明外腔的反馈作用可以看作是频谱面上引入了一个带通滤波器,通过选择特定模式的频谱分量进行反馈注入,从而实现选模和改善输出激光光束质量的目的。完成了相应的外腔反馈注入宽发光截面半导体激光器的实验,获得了单瓣近衍射极限的激光输出,在工作电流为1.18倍阈值电流时,获得远场发散角为0.074°的输出激光,计算得相应的光束衍射倍率因子M2为1.16,和理论计算的结果基本吻合。     

高峰值功率高光束质量光纤-固体混合放大激光系统

高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50kHz、脉宽为3.9ps、平均功率为10.9mW的光纤种子光源,经过两级固体双通放大,最终得到平均功率为27.65W,峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd…YVO_4放大级,第二级放大器为侧面抽运Nd…YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放大结构以及调节放大级中的填充因子,控制最终激光输出的光束质量,得到输出激光的光束质量因子M~2=1.30。     

基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体加工理论与试验研究

提出基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体批量加工方法,加工过程中球体运动状态随磨盘沟槽曲率半径的变化而变化,送料机构将球体从磨盘外沿的出料口依序送至磨盘中心的入料口进行循环加工。基于纯滚动运动假设,建立单颗球体几何运动学模型,通过旋转坐标变换计算并仿真球面加工轨迹。在自主研发的偏心式变曲率沟槽加工系统上进行加工试验,对球体运动的宏观验证试验结果与仿真结果一致,证明了所建的运动学模型的有效性。在加工试验研磨阶段球体的批直径变动量、球度偏差及表面粗糙度偏差均得到明显改善并逐渐收敛,抛光阶段后得到单颗球体最好的球度值为0.114mm,表面粗糙度Ra为9 nm。     

区域电网高频切机防线一体化监视与预警系统设计与应用

分析了西北电网存在的高频风险和纳入高频切机防线的安全自动装置的调管情况,从保障大送端电网频率安全的实际应用需求出发,设计了网省两级调度中心高频切机防线一体化监视与预警系统的软硬件框架。阐述了实现该系统的几项关键技术,包括基于服务总线的高频切机信息交换、高频切机策略通用化建模、高频可切机总量统计。介绍了该系统在西北电网的工程实践应用情况。试运行结果表明,该系统软件能够自动结合安全自动装置的高频切机策略模型和实际运行状态,实现对各区域电网各轮次高频切机总量的精确统计,当任一地区任一轮次高频切机总量越限时能够向调度员及时告警。     

道路照明的计算机仿真

利用计算机可以对道路表面的照度和亮度情况进行仿真。通过可视化的图形仿真,照明设计人员可以直观地观察到设计结果。本文结合道路表面的计算机设计和生成技术,根据CIE标准对在特定灯具照明下的路面亮度进行计算和实际描绘,介绍了具体应用的实例。     

化学刻蚀的光学元件面形修复

采用化学加工方法对光学元器件进行面形加工,可以避免传统的抛光工艺带来的亚表面缺陷和表面污染。实验中利用Marangoni界面效应有效控制化学液的驻留时间和驻留面积,并通过数控系统实现编程控制加工,进行了面形修复实验,利用轮廓仪测量了加工前后的表面粗糙度。结果表明,采用拼接小去除量多次加工的方法,有效地降低了面形误差,面形值由1.32 λ(λ=632 nm)减少到0.66 λ,粗糙度基本维持不变。利用此实验装置使基片面形得到修复,避免了传统加工方式带来的亚表面缺陷等问题,有利于强激光系统的使用。     

一种测量端面抽运Nd-GdVO4晶体热透镜焦距的方法

在半导体激光端面抽运工作条件下,激光晶体会产生剧烈的热透镜效应.利用532nm激光作为探测光,观测探测光束通过晶体后的远场图像可以很好地评估热透镜效应程度大小.利用现有的热透镜理论结果建立了光束干涉模型,对远场光环现象进行了解释,并且分析得到了基于远场光环的热焦距计算公式.使用谐振腔稳定性法测量了热透镜焦距,并将测量结果与基于远场光环的热焦距计算结果作对比,验证了光线干涉模型的合理性及计算热焦距公式的准确性.     

50W量级双端抽运Nd∶YVO_4基模固体激光振荡器

报道了一台输出功率达50 W量级的采用808 nm高功率激光二极管双端抽运的Nd∶YVO4复合晶体基模固体激光振荡器。双端抽运结构和复合晶体的采用有效地降低了激光晶体中的热效应,可在晶体中获得更加均匀的热分布和增益分布。使用非对称平平腔动态稳定腔结构,使激光器的两个稳定区分离,并使其运行在稳定区I中,这样不仅可以进行高功率抽运,而且可以获得很低的失调灵敏度。对谐振腔腔长进行优化后,在抽运功率约104 W时获得了最高51.2 W的基模连续激光输出,基模光光转换效率达49.2%;通过在腔内插入声光调Q器件,获得了重复频率在50~600 kHz之间连续可调的脉冲激光输出。重复频率在100~600 kHz之间时,平均输出功率可基本稳定在49 W,脉冲宽度从18.2 ns增加到85 ns;重复频率50 kHz时,平均输出功率43.2 W,脉冲宽度13.5 ns,峰值功率为64 kW。     

变曲率沟槽高精度球体精研工艺优化实验研究

基于变曲率沟槽研磨抛光方法,对球体进行运动学分析并建立运动学方程。利用Matlab绘制球体表面加工轨迹并结合Preston方程建立球度误差计算模型。仿真结果表明最短的加工时间为26 h。基于田口法对精研阶段球体加工工艺进行正交试验,并对实验结果进行方差分析及S-N-K分析,优化各加工阶段加工参数以获得最优的圆度值。结果表明:在半精研阶段将球体的球度研磨至0.7μm,精研阶段研磨至0.3μm时加工效率最高。完成精研阶段(半精研、精研和超精研)阶段只需要29 h,相较于传统的加工方法其效率提高了14.7%,并且抛光结束后的氧化锆陶瓷球粗糙度达到14 nm,圆度达到0.13μm,达到了G5级国家标准。