1 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 郑州机械研究所有限公司，河南 郑州 450052
3 广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室，广东 广州 510006
随着工业领域金属薄壁构件设计的多样化，在高速激光切割的同时，对切口形貌质量也提出了更高的要求。本研究采用连续光纤激光器对0.2 mm厚度304不锈钢薄板进行切割实验，研究了毛刺和熔渣飞溅区产生的机理，重点讨论了加工工艺参数中的激光功率、切割速度、离焦量对毛刺堆积量和熔渣飞溅区宽度的影响关系，通过实验分析获得了最佳加工参数组合。研究结果表明，毛刺厚度随着激光功率、离焦量的增大而增加，随着切割速度的增大先降低后增加。熔渣飞溅区宽度随着激光功率的增大而增加，随着切割速度的增大而降低，随着离焦量的增大出现小范围波动。根据加工结果分析，当激光功率为125 W，切割速度为10 m/min，辅助气体压强为1.2 MPa，离焦量为−0.3~−0.5 mm，可以获得0.2 mm厚304不锈钢薄板较好的加工效果。
激光切割 薄壁 304不锈钢 毛刺 熔渣飞溅区 laser cutting thin wall 304 stainless steel burr slag splash zone 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230569
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春3003
2 中国科学院大学，北京100190
为了在雷诺数条件不定的小尺寸的芯片内部集成高效的混合功能，根据菲克定律和布朗运动的爱因斯坦关系式提出了一种通过匹配接触面提高浓度差的策略来设计微混合器，对科恩达效应进行了扩展，分析了流体在通道表面的流动方向，从特定微通道模块中抽象出4种具体功能。通过模块的功能来预测和调控浓度梯度并构建微混合器。使用4种功能模块来旋转并匹配流体界面，设计了两种三维结构的被动式微混合器。采用三维Navier-Stokes方程组进行了数值分析，并通过软光刻工艺制作微混合器进行了实验验证。实验和仿真结果表明，在雷诺数为0.1~100内，设计的微混合器在3.3 mm，即22倍水力直径长度处能稳定提供94%~99%的混合效率，在等水力直径条件下具有明显的优势，而且结构易于在芯片上集成，证明了模块化设计的优越性。
微流控 微混合器 分裂合并 旋转效应 片上实验室 microfluidics micromixer split and recombination rotation effect lab on a chip 光学 精密工程
2023, 31(19): 2850
1 广西大学 机械工程学院, 广西 南宁 530004
2 佛山通宝精密合金股份有限公司, 广东 佛山 528000
该文研究了热双金属带材的兰姆波非线性效应与温度、应力的关系, 建立了非线性超声检测系统, 结合X线衍射(XRD)法确定应力值。将热双金属分别加热到100 ℃、200 ℃和310 ℃,保温1 h后空冷, 对比不同温度对非线性系数的影响, 分析常态和热处理降应力后热双金属的非线性系数和应力值的关系。实验结果表明, 热双金属在常温和经100 ℃、200 ℃加热后的非线性系数基本不变, 而经过310 ℃稳定化热处理降低应力后, 非线性系数明显降低; 验证了热双金属中兰姆波二阶、三阶非线性系数对应力值敏感且随应力增大而增大, 其均可用于表征残余应力状态; 根据应力值与非线性系数的关系得到拟合函数, 并验证了通过拟合函数计算应力的可行性, 这为使用非线性系数评估应力提供了一种参考方法。
热双金属带材 热处理降应力 非线性兰姆波 残余应力 频散曲线 thermostat metal strip heat treatment reduces stress residual stress nonlinear Lamb waves dispersion curve
1 北京航空航天大学机械工程与自动化学院，北京 100083
2 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室，北京 100083
3 北京航空航天大学国际交叉科学研究院，北京 100083
激光精密加工技术在航空航天、集成电路、医疗器械等战略新兴产业领域展现出了巨大优势。本文重点介绍了北京航空航天大学激光团队近年来在激光精密抛光、金属-复合材料高强连接、一站式功能表面制备、超快激光刀钻骨、超快激光助力硅晶圆制造等方面的研究进展，对相关结果进行分析与总结，并展望了激光精密加工技术的未来发展方向和应用前景。
激光技术 激光精密加工 激光抛光 异质材料连接 功能微纳结构 骨钻孔 智能制造 中国激光
2022, 49(19): 1902001
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Science and School of Physics, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Department of Physics, University of Arkansas, Fayetteville, Arkansas 72701, USA
We demonstrate the fabrication of ultrahigh quality (Q) factor silica microdisk resonators on a silicon chip by inductively coupled plasma (ICP) etching. We achieve a dry-etched optical microresonator with an intrinsic Q factor as high as from a 1-mm-diameter silica microdisk with a thickness of 4 μm. Our work provides a chip-based microresonator platform operating in the ultrahigh-Q region that will be useful in nonlinear photonics such as Brillouin lasers and Kerr microcombs.
Photonics Research
2021, 9(5): 05000722
Xinxin Li 1,2,3Zhen Deng 1,3,4,*Jun Li 1,3Yangfeng Li 1,3[ ... ]Hong Chen 1,3,6,7
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Renewable Energy, Beijing Key Laboratory for New Energy Materials and Devices, Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Center of Materials and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 The Yangtze River Delta Physics Research Center, Liyang 213000, China
5 Department of Physics, School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
6 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
7 e-mail: hchen@iphy.ac.cn
An internal photoemission-based silicon photodetector detects light below the silicon bandgap at room temperature and can exhibit spectrally broad behavior, making it potentially suited to meet the need for a near-infrared pure Si photodetector. In this work, the implementation of a thin Au insertion layer into an ITO/n-Si Schottky photodetector can profoundly affect the barrier height and significantly improve the device performance. By fabricating a nanoscale thin Au layer and an ITO electrode on a silicon substrate, we achieve a well-behaved ITO/Au/n-Si Schottky diode with a record dark current density of at and a high rectification ratio of at . Furthermore, the responsivity has been obviously improved without sacrificing the dark current performance of the device by decreasing the Au thickness. Such a silicon-based photodetector with an enhanced performance could be a promising strategy for the realization of a monolithic integrated pure silicon photodetector in optical communication.
Photonics Research
2020, 8(11): 11001662
为了研究在不同热输入下高氮钢焊接接头各区微观组织和硬度分布, 采用了Nd∶YAG-MAG电弧复合焊接方法焊接高氮奥氏体不锈钢, 进行了理论分析和试验验证, 取得了不同热输入下焊接接头各区形貌、微观组织和显微硬度数据。结果表明, 高氮钢复合焊接接头截面形貌呈“高脚杯”状, 上部为电弧作用区, 下部为激光作用区; 焊缝组织由奥氏体和少量铁素体组成, 随着热输入的增加, 铁素体含量增多, 铁素体树枝晶主干增长、增粗, 有二次支晶分布在树枝晶主干两侧;焊接接头硬度分布不均匀, 母材硬度最高, 其值在330HV~370HV之间, 焊缝区硬度在260HV~300HV之间; 随着热输入的增加, 焊接接头硬度降低; 焊接接头没有出现软化区。这一结果对高氮钢复合焊接在不同热输入参量下获得良好焊缝提供了理论基础。
激光技术 激光-电弧复合焊接 高氮钢 硬度 微观组织 laser technique laser-arc hybrid welding high nitrogen steel hardness microstructure
1 长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林江机特种工业有限公司, 吉林 吉林 132013
焊接参数在一定程度上决定着焊缝的形貌及力学性能。采用激光-电弧复合焊接方法对高氮钢进行了焊接, 研究了不同焊接参数对焊缝形貌及力学性能的影响。研究结果表明：焊缝熔深随激光功率和焊接电流的增加而增大, 随焊接速度的增大而减小; 焊缝熔宽随激光功率的增大先减小后增大, 随焊接电流的增大而增大, 随焊接速度的增大其变化趋势相反, 当焊接速度ν＝0.8 m/min时, 焊缝熔宽达到最大, 其值为11.8 mm。同时对不同参数下的焊接接头进行拉伸和冲击试验, 结果发现：焊缝拉伸强度随激光功率和焊接速度的增大先增大后减小, 随焊接电流的增大而减小; 当焊接速度ν＝0.8 m/min时, 平均拉伸强度最大, 为875 MPa; 焊缝冲击功随激光功率和焊接电流的增大而增大, 随焊接速度的增大其变化趋势相反; 当焊接电流I＝270 A时, 焊缝平均冲击功最大, 为49 J; 通过扫描电镜对其拉伸、冲击断口进行观察, 发现其断裂形式以韧性断裂为主。
高氮钢 熔深 熔宽 激光-电弧复合焊 力学性能 high nitrogen steel weld penetration weld width laser-arc hybrid welding mechanical properties
