西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
为研究激光功率对铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性的影响，采用高速摄像及NI USB-6251数据采集卡对复合焊接过程中电弧参数、熔滴过渡行为及飞溅产生行为进行了研究。结果表明：随着激光功率增大，电弧峰值电流减小，而峰值电压增大；在4 kW激光功率时，以射滴过渡为主，偶尔发生短路过渡情况，随激光功率小幅增加，短路过渡现象消失；当激光功率增大到5.5 kW时，稳定的一脉一滴过渡中出现了两脉一滴的过渡形式，降低了熔滴过渡稳定性。激光功率增大，金属蒸气对匙孔壁上液态金属剪切力也随之增强，导致匙孔壁上方飞溅产生次数增加。当激光功率为4~4.5 kW时，匙孔后壁飞溅产生次数明显多于匙孔前壁，但激光功率大于5 kW后，匙孔前后壁飞溅次数相当。最后，对匙孔前后壁熔池金属进行了受力分析，并总结了匙孔壁上方飞溅产生的机理。
激光技术 激光-MIG复合焊 激光功率 电弧参数 熔滴过渡 飞溅 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1714005
西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
在LabVIEW环境下设计了一套焊接过程监测系统，该系统可以采集激光-MIG复合焊接等离子体的光学信号以及焊接电流、电压这两种电信号，并以TDMS格式输出。焊接前使用最大类间方差法对焊丝与工件的图像进行二值化处理，然后对二值化图像使用形态学滤波器进行降噪滤波并细化，接着采用一种基于路径追踪的分叉去除算法去除细化结果中的分叉，最后使用HUBER线性拟合法确定激光束的入射位置。对焊接时的等离子体高速摄像照片进行图像处理，获得了激光在等离子体中的传输距离(DLTP)。将DLTP的计算值与实测值进行对比，可知所设计系统的计算准确度为96.5%。
激光技术 激光-MIG复合焊接 监测系统 等离子体高速摄像照片 形态学滤波器 图像处理 激光在等离子中的传输距离
1 清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学化学系有机光电与分子工程教育部重点实验室, 北京 100084
随着科学技术的不断发展,新型能量转化和存储器件的研究受到了科学工作者的广泛关注,有望减小人类社会对化石燃料的依赖,构建全球能源新格局。激光具有能量密度高、空间分辨率高、可定制性强等特点,在先进功能材料的开发和新型能源器件的微纳结构构建方面具有独特的作用。概述了激光在新型能源器件和相关先进材料领域的研究进展,其中新型能源器件主要包括超级电容器、可充电电池、太阳能电池、水汽自发发电器件等;先进材料领域的研究进展涉及器件电极的激光微纳加工、材料的激光改性和功能化、器件结构的激光微结构构建、柔性能源器件制备等。最后,对激光在新型能源器件领域的相关研究进行了总结和展望。
激光技术 能源器件 微纳加工 能量转化和存储 先进材料 中国激光
2021, 48(15): 1502004
红外与激光工程
2021, 50(3): 20200038
红外与激光工程
2020, 49(11): 20200044
采用圆孔光阑和空间滤波-像传递系统相结合，实现了高效率的皮秒高斯光束到超高斯光束的整形。通过研究其中空间滤波-像传递系统中滤波针孔大小对整形效果的影响，获得了整形效率大于32%、200~500 mm传播距离内保持超高斯光束填充因子大于0.76传输的实验结果。随后对获得的超高斯光束进行放大，放大过程中通过利用侧面泵浦Nd:YAG晶体的热透镜代替放大光路中4F系统像传递系统中的透镜，简化了超高斯皮秒激光放大系统的结构，同时经过一级双通放大后,获得了近场填充因子0.72，单脉冲能量3.0 mJ，脉冲宽度11 ps，重复频率1 kHz，峰值功率密度8 GW/cm2的超高斯光束皮秒激光放大输出。
固体激光器 超高斯激光 光束整形 空间滤波像传递系统 功率放大 solid-state laser super-Gaussian laser beam shaping spatial filter-image relaying system power amplification 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005012
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 北京市航空智能遥感装备工程技术研究中心,北京 100094
3 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室, 北京 100094
4 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时, 为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出, 在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下, 设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大, 808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时, 获得了峰值功率5 MW, 线宽154 pm, 脉冲宽度0.6 ns, 平均功率31.5 W, 光束质量M2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。
放大器 高重复频率 高峰值功率 窄线宽 端面泵浦 amplifier high repetition rate high peak power narrow line-width end pump 红外与激光工程
2019, 48(2): 0206002
北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
在自主研制的全固态皮秒激光器基础上, 腔外加入偏振转换元件输出皮秒径向偏振激光, 并对其进行侧泵Nd:YAG晶体放大, 最终得到中心波长1 064 nm、平均功率1.95 W、重复频率1 kHz、峰值功率1.77×108 W、光束质量2.95以及纯度92%的皮秒径向偏振激光器。用该激光器对0.5 mm厚不锈钢材料进行钻孔和刻槽实验, 并与同等加工工艺参数条件下皮秒线偏振激光器钻孔圆度和刻槽深度进行对比, 分析两种激光器对加工效果的影响。实验结果表明, 相比皮秒线偏振激光, 利用皮秒径向偏振激光进行加工, 钻孔圆度更好、刻槽深度更深且槽侧壁更为平坦。该结果为皮秒径向偏振激光器在材料加工领域的应用提供参考。
固体激光器 径向偏振 激光加工 皮秒激光 激光放大 all-solid-state laser radial polarization laser process picosecond laser laser amplification 红外与激光工程
2019, 48(1): 0106003
福建农林大学植物病毒研究所, 福建 福州 350002
为明确福建省马铃薯晚疫病菌线粒体DNA单倍型组成和分布情况, 采用PCR-RFLP方法分析了2010-2012年从福建省7个地区(福州, 长乐, 漳州, 青口, 龙海, 霞浦, 龙岩)分离的526个马铃薯晚疫病菌株的线粒体DNA单倍型及频率分布。结果表明Ⅰa型为主要单倍型, 占72.8％, 其次是Ⅱb型, 占26.42%, 最少的Ⅱa型, 占0.76％, 没有检测到Ⅰb型。与文献报道历史材料相比较, 说明福建省马铃薯晚疫病菌线粒体DNA单倍型的组成发生较大变化, 而且福建省马铃薯晚疫病菌线粒体单倍型组成比云南、四川和贵州等地区更为复杂。
马铃薯 晚疫病菌 线粒体DNA 单倍型 potato Phytophthora infestans mtDNA haplotype
大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
为抑制激光直接成形Al2O3陶瓷过程中的裂纹, 利用SiC未熔颗粒的增韧原理, 在Ti-6Al-4V合金基底上进行添加SiC颗粒的Al2O3同轴送粉激光直接成形实验, 分析了激光直接成形Al2O3+SiC复相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素。利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、显微组织和两相结合情况, 并使用X射线衍射仪(XRD)进行相分析。结果表明：SiC颗粒可在激光直接成形Al2O3+SiC陶瓷中起到抑制裂纹的作用, 并可形成各成分结合良好, 无明显化学反应, 含有较完整SiC未熔颗粒的复相陶瓷材料。单因素实验显示：SiC比例f、激光功率P、扫描速度v和送粉率n对裂纹敏感性均有显著影响, 最后采用工艺参数：f =10%(重量百分比)、P=186 W、v=300 mm/min及n=1.78 g/min成形了裂纹敏感性低, 无明显缺陷的长×高×厚约为17 mm×6 mm×2 mm的薄壁件。
激光技术 直接成形 复相陶瓷 SiC颗粒 裂纹抑制 laser technique direct forming composite ceramic SiC particle crack inhibition
