本文采用纳秒紫外激光对树脂基碳纤维复合材料表面进行激光预处理, 研究预处理参数对表面形貌和胶接件剪切强度的影响规律。利用电子显微镜、三维形貌分析仪以及表面接触角测量仪分别分析了激光预处理复合材料表面的显微形貌、粗糙度以及润湿特性, 并测试了激光预处理后复合材料胶接件的剪切强度。结果表明: 通过改变预处理参数(激光功率、扫描间距和扫描次数), 可以使复合材料表面呈现出不同的加工形貌, 改变表面粗糙度和接触角, 从而影响复合材料胶接件剪切强度。

为提高碳纤维增强树脂基复材(CFRP)加工质量和效率, 本文采用波长1 064 nm的Nd: YAG激光器对CFRP平板试样进行切割试验, 利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等仪器对加工后组织的显微形貌、元素成分进行了测试。结果表明, CFRP经激光加工后存在热变形、微孔洞、微裂纹等多种热损伤形式, 与母材相比热影响区内材料发生了脱氧碳化, 未发生氮化。激光切割质量与激光加工参数密切相关, 调节工艺参数可抑制但无法彻底消除热致损伤, 获得了激光高质量切割CFRP的工艺窗口: 脉冲宽度τ≤0.3 ms、脉冲频率f ≤30 Hz, 吹气压力Pa≥0.7 MPa, 扫描速度v≥100 mm/min, 激光功率P≤150 W。最后采用优化的工艺参数组合, 在保证切割效率的前提下, 获得了平均热影响区深度小于120 μm的切缝。

针对目前带热障涂层(TBC)叶片的难加工问题, 开展了皮秒激光加工热障涂层的试验。试验分别在三种扫描速度下(50 mm/s, 150 mm/s, 250 mm/s)使用不同单脉冲能量加工热障涂层。发现随着扫描速度的增大, 材料出现缺陷对应的最小单脉冲能量分别为120 μs, 280 μs和400 μs; 随着脉冲能量的增大, 热障涂层出现裂纹、崩边及脱落等缺陷越多。通过面积外延法, 计算三种扫描速度下多脉冲烧蚀阈值分别为1.17 J/cm2、2.72 J/cm2和4.45 J/cm2, 随着激光扫描速度的提高, 烧蚀阈值也随之增大。小脉冲能量去除热障涂层主要以雪崩电离为主, 当以较大脉冲能量去除时主要以多光子吸收为主, 当脉冲能量远大于烧蚀阈值时会在加工区域产生烧蚀潜热, 在材料加工区域边缘处因产生应力集中出现微裂纹、崩块和整块脱落的缺陷。

通过非对称电压补偿方法研究了FFS模式下的残像现象。实验结果表明在不更换盒内材料的情况下, 非对称电压补偿可以快速有效地改善残像问题。同时研究了不同的材料、不同的像素结构对应的实际补偿电压。结果显示随着配向膜电阻的增加, 补偿电压有增大趋势(0.1 V到0.3 V), 正负性液晶以及不同像素结构(公共电极层分别位于最上层和中间层, Top/Mid com)呈相反趋势(+0.3 V和-0.3 V), 且不同于以往的研究, 最终的残像结果负性液晶好于正性液晶。不同的彩膜平坦化层材料对应的补偿电压也有较明显差异。研究为FFS液晶显示模式残像的快速改善提供了参考。

采用波长355 nm的纳秒激光对316L不锈钢进行表面微纳加工, 研究了微米级沟槽的尺寸控制、紫外激光加工热影响及改善加工质量的方法。结果表明, 选择合理的搭接间距、通过控制搭接个数和扫描次数可以实现微槽尺寸的精确控制。紫外激光加工金属的热影响很小, 不存在明显热扩散, 近加工区组织稳定。大气中紫外激光加工存在氧化, 氧化程度随着扫描次数的增大非线性提高, 且激光光束扫描边缘区域氧化程度高于中心区域。加工表面呈典型的液化喷溅形貌, 未加工表面容易附着熔化飞溅残渣。涂料、吹氮和酸洗可以去除附着在未加工区域的氧化飞溅物, 吹氮和酸洗还能去除加工区的溅落物, 并且降低表面氧化。

设计了大视场眼底自适应成像系统, 用于扩大现有视网膜自适应成像系统的视场。对人眼等晕角视场下的自适应像差校正成像进行分析, 确定了波前探测与成像校正两个过程对视场的不同要求。在共光源像差探测及成像光学系统中, 采用切变视场光阑的方式先后在波前探测和自适应校正成像过程中进行小-大视场切换, 避免了大视场中眼波像差探测失真问题, 使成像区域由200 μm扩展到500 μm。利用人眼等晕角大视场使眼底液晶自适应成像系统在不降低成像质量的前提下将成像区域扩展了2.5倍, 大幅提升了该自适应成像系统在临床上应用的可行性。