为实现石英玻璃的快速密封焊接，本文提出了一种利用皮秒激光进行两步扫描的焊接方法，首先利用较高能量脉冲快速扫描，在玻璃界面形成初步焊接，再利用较低能量脉冲慢速扫描，扩大熔池体积。在焊接强度和密封性能等方面，将两步扫描焊接与传统单步扫描焊接进行了对比，结果表明：两步扫描焊接样品具有更高的焊接强度（平均剪切强度达到了45 MPa），同时可实现更好的密封效果。为了探究不同间隙宽度下玻璃焊接强度的变化，通过滴加含不同直径SiO₂微球的分散液增大玻璃间隙，结果发现两步扫描方法可以对间隙超过27 μm的石英玻璃进行一定强度的焊接（剪切强度为2.4 MPa）。基于此方法，成功实现了石英玻璃的高强度快速密封焊接，并利用单一皮秒激光扫描平台演示了微通道的快速制备和封装。

大功率LED照明的需求越来越大,但随着蓝光 LED 芯片功率的不断上升,散热和光衰减等问题也愈发显现出来。为探索大功率LED特种照明,基于阵列蓝光LED激发Ce∶YAG荧光晶体,采用创新的结构装置,在小面积端面输出高流明密度的光。研究影响LED出光的因素、不同掺杂浓度(物质的量浓度)晶棒对于蓝光的吸收、大功率LED激发不同Ce离子掺杂浓度晶棒的出光效果、晶棒端面处理情况对于出光的影响等。结果表明,利用氮化铝制成的基板满足大功率LED的散热需求,掺杂浓度为0.8%的晶棒出光光通量更高,对晶棒端面进行处理可大幅提升出光光通量。实验装置可输出6000 lm以上的光通量,流明密度高达1640 lm/mm 2,可应用于中高亮度照明设备中。

制备了不同Ce3+掺杂浓度(摩尔分数)的钇铝石榴石(YAG)单晶和陶瓷, 并对激光激发Ce∶YAG单晶和陶瓷的光通量、光电转换效率、显色指数及色温进行了研究。在电流为2.6 A的激光激发下, Ce3+掺杂浓度为0.3%的陶瓷的光通量最高, 为617.2 lm; Ce3+掺杂浓度为0.5%的单晶的显色指数较高, 为62, 色温为5841 K。在功率为2.61 W、材料中心功率密度达10.8 W·mm-2的激光激发下, Ce∶YAG单晶和陶瓷的光转换均未达到饱和, 对应的光-光转换效率均约为240 lm·W-1。实验结果表明, 在高功率密度激光激发下, 陶瓷和单晶均适用于产生高亮度白光。

研究了惯性约束聚变高功率激光驱动器使用的脉冲氙灯灯管(复合石英灯管和掺铈石英灯管)的光谱性能和抗冲击性能。分别对新复合石英灯管、新掺铈石英灯管、放电14 000发次的复合石英灯管、放电14 000发次的掺铈石英灯管进行了光谱透过率测试和实验对比。结果显示: 复合石英灯管和掺铈石英灯管光谱性能都达到了高功率脉冲氙灯灯管的光谱指标, 但掺铈石英灯管光谱透过率比复合石英灯管高约1%。对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了成分测试以验证其光谱性能。结果表明: 除铈以外, 掺铈石英灯管的其他金属杂质含量均低于复合石英灯管, 认为其是掺铈石英灯管光谱性能优于复合石英灯管的一个原因。模拟了氙灯的放电运行, 分别对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了动态抗冲击性能测试。结果表明, 复合石英灯管的抗冲击性能较掺铈石英灯管高约6%。

基于高功率激光装置对脉冲氙灯工程运行可靠性的要求, 利用现有的能源模块开展了氙灯放电考核实验。实验结果表明: 虽然氙灯运行在安全的能量负载水平, 当能源模块单个放电回路的峰值功率超过300 MW时, 氙灯石英玻璃管壁存在热损伤风险。肉眼观察到管壁损伤后在反射器对侧的灯管内壁出现乳白色沉积层。经扫描电镜和X射线光电子能谱测试分析, 证实热损伤形成的乳白色沉积物为二氧化硅。为探究管壁热损伤机制, 采用高速摄影观测了氙灯放电等离子体沟道发展过程。图像显示放大器内金属反射器的几何形状对放电沟道的分布产生了显著影响, 尤其是在侧灯箱, 灯内电弧沟道会靠近反射器一侧集中分布, 因此, 导致等离子体对灯管的偏烧。当放电峰值功率超过石英热负载极限时, 管壁表面二氧化硅材料会被烧蚀至蒸发、气化, 并随后沉积在灯管较冷部位。研究结果表明放电回路的放电峰值功率过高、放大器内金属反射器均会对氙灯造成热损伤。

利用转镜式高速摄影机分幅摄影技术，对脉冲氙灯放电中的沟道扩展和熄灭过程进行了摄影和分析.放电时沟道扩展速度很快，呈树枝状，沟道熄灭过程长于扩展过程，且呈斑状.同时研究了预电离放电对沟道扩展和熄灭过程的影响，当预电离存在时，脉冲氙灯放电的沟道扩展的时间要长.结果表明，预电离有利于放电沟道的形成，提高氙灯的发光效率，且有助于减小主放电能量对管壁材料的冲击.