Author Affiliations
Abstract
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, China
The anisotropic properties and applications of β-gallium oxide (β-Ga2O3) are comprehensively reviewed. All the anisotropic properties are essentially resulted from the anisotropic crystal structure. The process flow of how to exfoliate nanoflakes from bulk material is introduced. Anisotropic optical properties, including optical bandgap, Raman and photoluminescence characters are comprehensively reviewed. Three measurement configurations of angle-resolved polarized Raman spectra (ARPRS) are reviewed, with Raman intensity formulas calculated with Raman tensor elements. The method to obtain the Raman tensor elements of phonon modes through experimental fitting is also introduced. In addition, the anisotropy in electron mobility and affinity are discussed. The applications, especially polarization photodetectors, based on β-Ga2O3 were summarized comprehensively. Three kinds of polarization detection mechanisms based on material dichroism, 1D morphology and metal-grids are discussed in-depth. This review paper provides a framework for anisotropic optical and electric properties of β-Ga2O3, as well as the applications based on these characters, and is expected to lead to a wider discussion on this topic.
gallium oxide anisotropic dichroism polarization monoclinic 
Journal of Semiconductors
2023, 44(7): 071801
作者单位
摘要
沈阳工业大学 机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复,通过正交试验的方法,研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响,实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上,进行单道多层沉积修复试验,分析测量了单道多层沉积区的显微组织和硬度。结果表明:较低的热输入量和送粉量可显著提高沉积区枝晶外延占比;当激光功率为420 W、扫描速度为6 mm/s、送粉量为1.5 g/min时,单道单层沉积区枝晶外延占比约为100%。单道多层沉积区中下部为平面晶、沿沉积方向外延生长的柱状晶,顶部为等轴晶;沉积区γ′相不均匀地分布在γ相中,枝晶间区域的γ′相尺寸大于枝晶干区域的γ′相尺寸;沉积区底部短棒状MC碳化物沿枝晶间分布,且Ta元素含量较高;沉积区顶部的小块状以及八面体状MC碳化物随机分布。DD5合金基体平均显微硬度为425 HV0.5,沉积区平均显微硬度略高于基体,为449 HV0.5;与沉积区中部相比,沉积区底部和顶部的显微硬度略高,沉积区底部显微硬度最高。
DZ125高温合金 DD5单晶合金 激光沉积修复 枝晶外延生长 显微组织 DZ125 high-temperature superalloy DD5 single crystal alloy laser deposition repaired dendrite epitaxial growth microstructure 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220731
卞宏友 1,2刘子茗 1,2刘伟军 1,2,*霍庆生 1,2[ ... ]邢飞 1,2
作者单位
摘要
1 沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
2 辽宁省激光表面工程技术重点实验室,辽宁 沈阳 110870
采用GH4169合金粉末对GH738合金进行激光沉积修复研究,分析了沉积态和时效热处理态试样的显微组织特征、显微硬度分布及摩擦磨损性能。研究表明:沉积态试样的修复区底部组织为柱状枝晶,修复区中心和修复区顶部组织由柱状枝晶和等轴枝晶组成,修复区枝晶间分布着富含Nb元素的Laves相;相比于基体,热影响区中的γ′相数量减少并呈现粗化趋势,MC碳化物发生分解生成M23C6碳化物。时效热处理后,修复区组织形成了新的晶界,部分Laves相发生碎化,γ′和γ″强化相析出且分布均匀。沉积态试样修复区的平均硬度约为291 HV,热处理态试样修复区的平均硬度约为461 HV,热处理态试样修复区的平均硬度要高于基体。热处理态试样修复区的平均摩擦系数约为0.40,基体的平均摩擦系数约为0.51,修复区的耐磨性能优于基体。修复区的磨损机理为磨粒磨损,基体的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损。
激光技术 GH4169合金 GH738合金 激光沉积修复 显微组织 时效热处理 
中国激光
2023, 50(12): 1202209
作者单位
摘要
沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
对TC4钛合金激光增材修复试样进行不同方向的组织、显微硬度及室温拉伸性能分析。结果表明:激光增材修复区为典型的网篮组织,增材高度方向增材区为细密的网篮组织,倾斜方向增材区的网篮组织内包含部分等轴α相,扫描方向试样由于热量累积少,散热快,且靠近结合区,由大量细长α板条以及部分针状α′组成。增材区显微硬度以扫描方向试样为最大,约为345 HV,比增材高度方向和倾斜方向试样高出4.1%;扫描方向试样结合区的显微硬度最高,达到362 HV。不同方向试样室温拉伸性能存在各向异性,扫描方向试样抗拉强度高,塑性略低,增材高度方向和倾斜方向试样抗拉强度低,塑性略高。断口均表现出韧性断裂。
激光增材修复 TC4钛合金 显微组织 显微硬度 室温拉伸性能 laser additive repair Ti-6Al-4V microstructure microhardness room-temperature tensile property 
应用激光
2023, 43(1): 45
王蔚 1,2王孝宇 1,2刘伟军 1,2,*邢飞 1,2王静 3
作者单位
摘要
1 沈阳工业大学 机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
2 辽宁省激光表面工程技术重点实验室,辽宁 沈阳 110870
3 沈阳慧远自动化设备有限公司,辽宁 沈阳 110169
采用200 W的纳秒脉冲光纤激光器对GH3030镍基高温合金表面积碳及氧化物进行了激光清洗实验研究,分析了激光光斑搭接率对清洗表面形貌、元素成分、相组成、表面粗糙度以及显微硬度的影响。结果表明:随着激光光斑搭接率从58.33%增大至70.83%,碳元素和氧元素含量均呈现先降低后升高的趋势,镍元素含量则先升高后降低,表面粗糙度先减小后增加。当光斑搭接率为66.67%时,碳元素和氧元素含量均下降到最低值,分别为5.01 wt%和1.40 wt%。同时,镍元素含量达到峰值,为72.96 wt%,表面粗糙度Ra减小至0.229 μm,Rz减至1.47 μm。改变激光光斑搭接率不会对GH3030高温合金的表面显微硬度产生显著影响。
激光清洗 光斑搭接率 元素含量 表面粗糙度 表面形貌 laser cleaning spot overlapping rate element content surface roughness surface morphology 
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220164
王蔚 1,2纪向城 1,2刘伟军 1,2,*邢飞 1,2卞宏友 1,2
作者单位
摘要
1 沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
2 辽宁省激光表面工程技术重点实验室,辽宁 沈阳 110870
采用纳秒脉冲光纤激光器对5083铝合金阳极氧化膜进行清洗,对清洗试样的表面形貌、表面粗糙度、元素组成和含量、清洗率及清洗机制等进行分析。研究表明,脉冲频率影响扫描振镜方向的光斑搭接率,激光行进速度影响清洗方向的光斑搭接率,在过高的激光能量下清除氧化膜时会造成基体二次氧化。工艺参数对表面粗糙度的影响规律不同,表面粗糙度随单脉冲能量的增加先增大后减小,随脉冲频率的增加出现两次先减小后增大,随激光行进速度的增加先增大后减小再增大。当单脉冲能量为100 mJ、脉冲频率为9.67 kHz、扫描振镜速度为4000 mm/s、激光行进速度为6.5 mm/s时,5.27 μm厚的氧化膜几乎被清洗干净,表面粗糙度为Sa=0.608 μm,优于机械打磨表面粗糙度(1.18 μm),清洗率达97.14%,与参数优化前相比清洗率提升了2.43%。激光清除5083铝合金氧化膜的机制为热烧蚀、弹性振动剥离和孔洞爆破。
激光技术 激光清洗 5083铝合金 阳极氧化膜 清洗效果优化 清洗机制 工艺参数 
中国激光
2023, 50(4): 0402018
作者单位
摘要
沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
采用脉冲光纤激光器对7075铝合金阳极氧化膜进行清洗,研究了平均功率、扫描速度和脉冲频率对清洗后试样表面形貌和微观组织的影响规律,分析了工艺参数对粗糙度和氧含量的影响。结果表明,随着平均功率由175 W增大至250 W,能量密度逐渐增大,清洗率增大,粗糙度则减小。随着扫描速度由1500 mm/s增大至3000 mm/s,光斑搭接率逐渐减小,清洗率先增大后减小,粗糙度则先减小后增大。随着脉冲频率由2.5 kHz增大至4 kHz,能量密度逐渐减小,光斑搭接率逐渐增大,清洗率逐渐减小,粗糙度则先减小后增大。当平均功率P=250 W、扫描速度v=2500 mm/s、脉冲频率f=2.5 kHz时,氧化膜几乎被清洗干净,清洗率最高为98.7%,粗糙度达到最小值(0.45 μm)。通过研究还发现,激光清洗铝合金阳极氧化膜的清洗机制主要为气化,部分区域存在弹性振动剥离机制。
激光技术 激光清洗 铝合金 阳极氧化膜 工艺参数 去除机制 
中国激光
2022, 49(16): 1602020
刘晏硕 1徐诺 2徐国建 1,*杨楠 1[ ... ]邢飞 3
作者单位
摘要
1 沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110870
2 沈阳工业大学发展改革与学科建设处,辽宁 沈阳 110870
3 沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
本文通过在TC4中添加一定质量分数的钒元素(2%,4%,6%,8%,10%),研究了钒对激光熔化沉积(LMD)钛合金沉积态显微组织、相组成及力学性能的作用机制。结果表明,随着V含量的增加,沉积方向(Z方向)的原始β柱状晶晶粒尺寸逐渐减小,沉积层底部柱状晶平均宽度从1 mm(TC4+0%V)左右减小到0.24 mm(TC4+10%V),且沿Z方向组织存在逐渐向等轴晶转化的趋势;不同V含量的沉积态样件组织均由大量密排六方结构α-Ti(α)相和少量体心立方结构β-Ti(β)相构成,而β相的相对含量(质量分数)随着V含量的增加,由0.83%(TC4+0%V)逐渐提高到30.91%(TC4+10%V)。另外,随着V含量的增加,初生针状α组织逐渐细化,并更加趋向于等轴晶。添加V能够明显提高沉积态样件的抗拉强度,但塑性在一定程度上有所降低;当V元素添加量为6%时,沉积态样件的综合力学性能最佳,抗拉强度约为1018 MPa,屈服强度约为892 MPa,伸长率约为11.2%,均超过了TC4锻件标准;不同V含量的沉积态样件断口上均布满了韧窝,均为塑性断裂。
激光技术 激光熔化沉积 钛合金 沉积态 显微组织 力学性能 
中国激光
2022, 49(14): 1402106
张文飞 1,*任立勇 2邢飞 1张芳 1[ ... ]付圣贵 1,**
作者单位
摘要
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
偏振光学去雾技术具有细节恢复好、颜色还原度高的优点。为了进一步提高偏振光学去雾技术的去雾能力,提出了一种新型偏振光学去雾技术,该技术利用离散余弦变换构建图像金字塔,再构建图像拉普拉斯金字塔,利用传统偏振光学去雾技术对图像拉普拉斯金字塔的每一级进行去雾处理,使用去雾后的拉普拉斯金字塔重建得到去雾后图像。实验结果表明,与传统偏振光学去雾技术相比,该技术可以得到相当或更好的去雾效果,表现出良好的图像去雾能力,对于偏振光学去雾技术的进一步优化具有一定意义。
成像系统 偏振成像 图像增强 散射介质成像 拉普拉斯金字塔 
激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061102
张文飞 1,*孔伟金 2李宗文 1邢飞 1[ ... ]付圣贵 1,**
作者单位
摘要
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
超短超高能量脉冲激光作为研究光和物质相互作用的有力手段得到了广泛研究。啁啾脉冲放大系统是产生这种激光的关键部分,其中脉宽压缩光栅作为啁啾脉冲放大系统的核心组成器件,具有至关重要的作用。金属/介质膜光栅具有高衍射效率、宽工作带宽、高激光损伤阈值等优良特性,受到了广泛关注。详细综述了金属/介质膜脉宽压缩光栅的发展概况,重点分析了金属/介质膜光栅的设计原理和制作工艺,展望了金属/介质膜光栅的发展前景,旨在增进对金属/介质膜脉宽压缩光栅的了解。
光学器件 衍射光栅 多层膜 啁啾 脉宽压缩 
激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010004

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