成健 1,2李嘉乐 1张志伟 1姜晟 1[ ... ]刘顿 1,2,*
作者单位
摘要
1 湖北工业大学 机械工程学院,武汉 430068
2 现代制造质量工程湖北省重点实验室,武汉 430068
为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量,优化制孔加工参数,进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌,并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度的影响,对比了激光制孔与机械制孔后材料的拉伸强度。研究发现,一定参数范围内,激光功率增加、重复频率降低或扫描速度减小使热影响区尺寸整体上逐渐变大。但激光功率不足导致的烧蚀不充分也会产生较大的热影响区与表面损伤。热影响区最优状态对应的激光参数为激光功率5 W,扫描速度1 050 mm/s,重复频率200 kHz。对比传统机械加工,飞秒激光加工后材料的拉伸强度波动性更小。结果表明,芳纶纤维复合材料的飞秒激光制孔加工不是完全的“冷”加工,由于芳纶纤维导热性差,热量累积造成纤维及纤维周边基材的热损伤,仍会导致较小的热影响区产生。采用合适激光参数的飞秒激光对芳纶纤维复合材料进行制孔加工,能有效提升制孔质量,满足相关领域精度和强度的要求。
激光加工 飞秒激光 激光制孔 芳纶纤维复合材料 表面质量 几何精度 拉伸性能 Laser processing Femtosecond laser Laser drilling Aramid fiber reinforced plastics Surface quality Geometric accuracy Tensile strength 
光子学报
2023, 52(7): 0752309
刘显明 1,2,*任怡霖 1,2周峰 1,2雷小华 1,2章鹏 1,2
作者单位
摘要
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学光电工程学院,重庆 400044
以光纤光栅为传感元件的测量系统在航空航天、石油化工、****等领域得到了越来越多的应用,在需要对振动冲击、动态应变等进行测量的场景中,对光纤光栅特征信号进行高速高精度解调是保障光纤光栅传感技术有效应用的关键。本文对光纤光栅高速动态信号解调方法的国内外研究现状进行了综述,按照光谱、光强、相位、微波频谱等对光纤光栅解调方法进行分类,介绍了各解调方法的原理与典型应用,对现阶段各解调方法所能实现的主要技术指标进行了分类整理。最后,对各方法的优缺点进行了对比分析,对一些涉及高速动态测量的场景以及对应可能采用的高速解调方法进行了梳理,并对高速光纤光栅解调方法的未来发展方向进行了展望。
光栅 信号解调 光纤传感 高速动态测量 
中国激光
2023, 50(10): 1000001
作者单位
摘要
1 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
3 武汉滨湖电子有限责任公司, 湖北 武汉 430068
使用波长为1 030 nm飞秒脉冲激光在M35高速钢表面加工微凹坑阵列, 运用光学显微镜、白光干涉仪和接触角测量仪分别测量样品表面的三维形貌和接触角, 探究不同参数对样品表面形貌和接触角的影响规律。结果表明, 随能量密度和扫描次数增加, 微凹坑的半径和深度均增大, M35高速钢表面接触角减小, 样品表面亲水性增大, 微凹坑间距减小可提高M35高速钢表面的亲液性。试验结果可为高速钢表面润湿性的研究提供参考。
激光加工 表面微织构 M35高速钢 润湿性 laser processing surface texture M35 high-speed steel wettability 
应用激光
2022, 42(6): 50
作者单位
摘要
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 400714
车载抬头显示系统(HUD)通过挡风玻璃反射形成虚像,由于存在光学系统像差,实际虚像并非呈理想平面分布。在现有HUD虚像测量方法中,虚像被视为垂直光轴的平面图像处理,这与实际情况明显不符。为了解HUD虚像的特点,提出利用光线追迹求解最小弥散圆位置来确定眼动范围内HUD虚像像点三维坐标的方法,由此得出不同位置处观察的HUD虚像形貌;进一步建立了基于双目视觉的HUD虚像测量模型,分析了双目基线和相机参数对测量误差的影响,最后对实际HUD虚像进行了三维坐标测量实验。实测虚像形貌与仿真结果基本一致,整体平均相对误差为2.5%。本文方法可以进一步应用于增强现实HUD系统等虚像的三维形貌测量。
测量 抬头显示 虚像测量 双目视觉 像差 
光学学报
2022, 42(19): 1912001
作者单位
摘要
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所,浙江宁波3520
2 宁波大艾激光科技有限公司,浙江宁波31501
为了提高化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石的切深,采用新型的声光调制高重复频率激光器,研究了激光功率、焦点位置、激光重复频率、切割线速度以及激光横膜模式对CVD金刚石切缝宽度、切深以及表面粗糙度的影响。研究结果表明:切深和切缝上表面宽随着激光功率的增大而增大;焦点位置随切深的变化下移,可获得最大切深;重复频率的增大伴随着切深的减小和切缝上表面宽的增大;表面粗糙度随着切割线速度的增大先缓慢减小后显著增大;切缝上表面宽随着模式数的增多而增大。综合切深、缝宽和效率,最后在输出基横模下激光功率为12 W,重复频率为6 kHz,切割线速度为1 500 mm/min,焦点位置始终位于切割凹面,获得了效率最快、质量最好的结果,即单向切深最大可达7.2 mm,切面表面的粗糙度为0.804 µm,切缝上表面宽度为350 µm,满足在低切面表面粗糙度下获得CVD金刚石大切深的要求。
激光切割 化学气相沉积金刚石 高频激光 缝宽 切深 表面粗糙度 laser cutting chemical vapor deposition diamond high repetition rate laser width of cutting seam cutting depth surface roughness 
光学 精密工程
2022, 30(1): 89
作者单位
摘要
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国航发四川燃气涡轮研究院, 四川 绵阳 621000
为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。
光学器件 声光移频器 失配特性 干涉效应 超声波声场 
光学学报
2021, 41(22): 2223001
作者单位
摘要
重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆400044
针对低相干外差干涉间隙测量技术应用于发动机、燃气轮机等设备内部高温、高压、强振等恶劣环境时,面临信号弱、信噪比差导致测量范围受限的问题,提出利用差分探测技术来提升拍频信号信噪比的方法。围绕所提出的方法,建立了严格的间隙测量模型,并从理论上说明了其具有提升信号信噪比、扩大测量范围的优势。为证明方法的可行性,搭建了全光纤低相干外差干涉间隙测量实验验证系统,进行单端探测与差分探测的间隙测量对比实验。实验结果表明在同等测量条件下,差分探测方式将信噪比提高了4.22倍,测量范围由10 mm增加到了20 mm。进一步,对系统的测量不确定进行了分析,理论和实验均表明,由于光纤延迟器件扫描速度的不稳定性,系统测量不确定度整体上具有随测量间隙增大而增大的趋势,但在20 mm测量范围内,测量不确定不超过15 μm。
光学技术与仪器 间隙测量 低相干干涉 外差干涉 差分探测 光纤 发动机 Optical technology and instruments Clearance measurement Low-coherence interference Heterodyne interference Differential detection Optical fiber Engine 
光子学报
2021, 50(9): 0906004
尹志乐 1,2盛陈 1,2章鹏 1,2高慧芳 1,2王夫康 1,2
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京 210016
2 国家平板显示工程技术研究中心,南京 210016
电容触摸屏存在表面反射率高、眩光、辐射能量高和易受干扰等缺点,这阻碍了电容触摸屏在高端显示器上的应用。研究发现,对电容触摸屏表面玻璃进行AR和AG处理,并配合使用圆偏光片,可以将反射率由6.8%降至0.85%,同时实现防眩光效果;且通过对电容触摸屏进行屏蔽、接地和参数调整,能有效降低其辐射发射能量,并提高抗干扰能力。
减反 防眩 辐射能量 抗干扰 屏蔽 接地 anti-reflection anti-glare radiant energy anti-interference ability shielding grounding 
光电子技术
2020, 40(2): 89
作者单位
摘要
1 湖北工业大学中英联合超快激光加工研究中心, 湖北 武汉 430068
2 现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
3 上海市激光技术研究所, 上海 200233
激光熔覆能改善基体材料表面的耐磨、耐热和耐腐蚀等力学及化学性能, 可以延长工件的使用寿命, 节约经济成本。现阶段对于燃气轮机叶轮、叶片的修复工艺有很多, 各有优缺点。从工程应用的角度考虑, 研究了激光熔覆功率对熔覆层表面形貌及稀释率的影响, 并分析了其金相组织。实验结果表明, 在只考虑激光功率, 而其它工艺参数不变的情况下, 熔覆层宽度和高度随激光功率的增大而增大, 稀释率随激光功率的增大亦增大, 并且当能量密度在8.49 kJ/cm2~10.62 kJ/cm2时, 金相组织致密, 无裂纹、气孔等缺陷, 可应用于实际工件修复中。
激光熔覆 能量密度 激光功率 熔覆层 laser cladding energy density laser power cladding layer 
应用激光
2020, 40(1): 13
作者单位
摘要
重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
结合应用广泛的粒子群算法,通过数值仿真,深入探究了其关键参数对解调误差的影响规律,发现光纤布拉格光栅(FBG)谱形复用数量越大,谱形重叠程度越大,关键参数选择的范围越小。以最大解调误差为评价指标,定量分析得出了关键参数的合理设置范围,在优化条件下,FBG谱形复用解调性能得以提升,并通过实验验证了这一结论。
光纤光学 谱形复用 粒子群算法 解调 参数优化 
中国激光
2019, 46(7): 0706001

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