利用汉诺威弧焊质量分析仪、高速摄像机、光谱仪实现对激光-电弧复合焊接过程的焊接电信号、电弧形态图像、等离子体发射光谱等信号的同步采集。研究了激光-电弧两脉冲热源复合焊接过程中电弧形态变化、等离子体的电子温度和电子密度变化规律。结果表明, 电弧燃弧初期在激光匙孔和焊丝端部形成明显的抛物线形的白亮带, 白亮带成为电弧与熔池实现能量交换的主要通道, 随着电弧燃烧的进行白亮带逐渐消失。等离子体的电阻率的计算结果表明, 激光等离子体具有更低的电阻率, 是导电通道形成的始点。随着激光脉冲作用时间的增加, 等离子体辐射光谱的强度增加, 等离子体电子密度升高, 电子温度降低。

以8.0 mm高氮钢板为试验材料,采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和电弧形态的变化,并采集焊接过程中电弧和熔滴图像。利用弧焊分析仪记录电弧电信号,通过试验深入研究了焊接过程中的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系。实验结果表明,在焊接电流 I＝160 A,电流电压 U＝22.4 V,其余焊接参数不变时发现,电弧形态变化所经历的时间长短有所不同,焊接电流越大,电弧形态变化时间较短。熔滴形成并长大的过程中电弧电压是逐渐减小的而对应的焊接电流增大,随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式也会发生变化,熔滴尺寸减小,不同的熔滴过渡模式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大。

大气温度廓线及其时间演变特征资料在地球科学领域具有重要的应用, 为获取高时空分辨的大气温度的垂直分布, 建立了瑞利-拉曼温度测量激光雷达。介绍了瑞利-拉曼激光雷达进行温度测量的主要原理和研制的瑞利-拉曼激光雷达的主要参数；数据处理方面, 通过背景噪声剔除和小波算法降噪提高系统的信噪比；使用研制的激光雷达对大气温度廓线进行观测, 将观测结果与大气模式数据和卫星观测结果进行对比, 均显示较好的一致性,证明了激光雷达温度测量结果的准确性, 其温度测量数据可以用于气象学研究。

为了同时补偿固体增益介质的热致双折射及热透镜效应,进一步提高重复频率1 kHz激光二极管(LD)侧向抽运高平均功率电光调Q Nd:YAG激光器的输出功率,设计了一种完全消除热退偏损耗的双调Q开关谐振腔结构,此结构在传统调Q谐振腔的基础上沿着偏振片的退偏方向增加了一个调Q谐振支路,并使得激光从增益介质方向输出。实验结果表明,此激光器的单脉冲能量比单Q开关结构的非补偿腔输出能量高出74.7%。当侧面抽运的激光二极管输出脉冲能量达到307 mJ时,激光输出能量达到26.2 mJ,光-光转换效率为8.5%,光束发散角为1 mrad。

A high energy all-solid-state blue laser with wavelength of 455 nm is proposed, which can be used in laser communication underwater or in the differential absorption lidar (DIAL) system. Ti:sapphire crystal is suitable material and is pumped by the second harmonic generation (SHG) of Nd:YAG laser. The pumped laser of 1000 mJ, 10 Hz is used, and the output wavelength of Ti:sapphire resonator cavity is controlled by external injection seeding. Parameters of the resonator cavity of Ti:sapphire crystal is carefully calculated and optimized. Pulsed 455-nm blue laser exceeding 100 mJ is obtained through frequency-doubled Ti:sapphire laser.