红外与激光工程
2022, 51(4): 20210268
长春理工大学 吉林省固体激光技术与应用重点实验室，吉林 长春 130022
为了研究毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的温度场和应力场特征，基于热传导理论和弹塑性力学理论建立了二维轴对称几何模型，利用有限元分析软件对毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的过程进行了数值分析，得到了熔石英表面及内部的瞬态温度场和应力场的时空分布与变化规律。结果表明：组合脉冲激光中，毫秒激光脉宽为1 ms、能量为120 J，纳秒激光脉宽为10 ns、能量为80 mJ，Δt=1.0 ms条件下毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英出现温度最佳延时。观察总能量相同的组合脉冲激光与毫秒脉冲激光致熔石英的热损伤结果，得到最佳能量配比。研究结果表明，组合脉冲激光中，毫秒脉冲激光对熔石英产生热效应，纳秒脉冲激光对熔石英产生应力效应。
组合激光 数值分析 激光损伤 熔石英 combined laser numerical analysis laser damage fused quartz 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200415
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，陕西 西安 710069
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学应用研究室，陕西 西安 710069
激光射孔是油井完井工程领域一项具有前瞻性的技术，对提高石油资源采收率具有重要的应用价值。为提高油井激光射孔所使用的激光功率和激光传输的安全性，利用19台光纤传输972 nm半导体激光器实现了10 kW级激光空间非相干合束。通过分析参与合束的准直激光束的半径、间距与合束激光的光斑重叠率之间的变化规律以及模拟合束激光横截面能量分布，完成激光空间非相干合束器的结构设计。在300 mm的合束长度内实现了具有单一光束形态且最大合束功率达到10.441 kW、焦斑直径21 mm、线宽2.46 nm的空间非相干合束激光输出，合束效率达到98.2%。利用10 kW空间非相干合束激光完成了针对砂岩和钢板的地面激光射孔实验，射孔深度分别达到570 mm和70 mm。
空间非相干合束 972 nm半导体激光器 光纤传输 10 kW合束激光 激光射孔 space incoherent beam combining 972 nm semiconductor laser fiber transmission 10 kW combined laser laser perforation 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005013
1 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
2 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
复合使用连续激光与脉冲激光对金属靶材的烧蚀效果优于单一的连续激光或脉冲激光。为了给连续激光与脉冲激光复合作用模式的参数选择提供依据,采用试验研究与仿真研究相结合的手段,探究了复合激光时序加载对毁伤效能的影响,结果表明:在施加连续激光的过程中施加脉冲激光的毁伤效果最好;复合激光能显著缩短毁伤时间、增大烧蚀范围,且预热时间越长,造成的毁伤范围越大;复合激光中长脉冲激光能量过大将造成激光能量浪费,合理选择参数,实现连续激光的功率与长脉冲激光的能量匹配至关重要。
激光光学 激光损伤 激光烧蚀 复合激光 加载时序 能量配比 中国激光
2019, 46(11): 1102009
国防科技大学 电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
利用有限元法对组合激光辐照单晶硅的温度及应力场进行了数值分析, 在组合激光与连续激光平均功率密度相同的前提条件下比较了组合激光和连续激光分别作用于单晶硅的损伤效果。计算结果表明, 组合激光与连续激光相比更有利于实现对单晶硅的热损伤; 组合激光作用下单晶硅内部的Von Mises应力、轴向应力和环向应力比在连续激光作用下要大, 组合激光对单晶硅的损伤比连续激光更强。
组合激光 激光损伤 数值分析 单晶硅 combined laser laser damage numerical analysis single crystal silicon 红外与激光工程
2018, 47(11): 1106011
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉430074
2 华中科技大学 激光加工国家工程研究中心, 武汉430074
为了有效提高激光打孔的速率和激光能量的利用率, 采用长脉冲激光和短脉冲激光空间叠加打孔的方法, 对复合激光打孔的最佳匹配参量进行了理论和实验研究。建立复合激光打孔最佳匹配模型, 以熔融物的产生和去除达到平衡为准则, 理论计算得出长脉冲激光和短脉冲激光的最佳匹配参量和最佳匹配情况下的复合激光打孔速率。同时进行了毫秒脉冲和纳秒脉冲的 Nd∶YAG激光器复合作用于5mm的不锈钢板的打孔实验。结果表明, 在实验中得到的最佳匹配参量下, 复合激光打孔速率相比于毫秒脉冲激光单独打孔最大提高了3.3倍。实验和理论模型均证明了复合激光打孔在最佳匹配状态下, 打孔速率达到最大, 激光能量得到充分利用。
激光技术 激光打孔 复合激光 最佳匹配 打孔效率 laser technique laser drilling the combined laser optimum matching drilling efficiency
为了提高激光加工中单晶硅材料对激光能量的耦合效率, 采用一个短脉冲激光和一个长脉冲激光形成组合激光辐照单晶硅, 使用COMSOL软件对该过程进行模拟, 得到了组合激光长短脉冲间的延迟时间和长脉冲激光能量密度的变化对作用效果的影响, 并与总能量相等的毫秒激光单独作用的效果进行比较;实验测量得到的不同能量密度的激光作用单晶硅后损伤形貌, 与数值计算结果的趋势吻合。结果表明,组合激光能提高材料对激光的耦合效率; 不同的延迟时间会影响组合激光的作用效果, 最佳延迟时间为0.1ms; 组合激光中毫秒激光能量密度占比较低时, 作用效能较明显, 随着毫秒激光能量密度占比的提高, 对作用效果的提升相对变缓。该研究结果可以为组合激光的应用提供理论和实验依据。
激光技术 组合激光 单晶硅 激光能量 最佳延迟时间 laser technique the combined laser single crystal silicon laser energy the optimum delay time
1 上海交通大学医学院附属仁济医院中医科, 上海 200135
2 上海中医药大学针推学院, 上海 201203
目的: 观察并比较骨关节炎复合激光穴位照射治疗与针刺联合特定电磁波治疗器(TDP)照射两种方法的差异性。方法: 以10.6 μm及650 nm复合激光照射和针刺联合TDP为手段, 选取犊鼻穴治疗膝关节骨关节炎, 开展随机、对照临床试验。采用WOMAC问卷结合患者疗效自评进行评价。结果: 复合激光照射组治疗后2 周及6 周与治疗前比较, 疼痛、僵硬和功能程度积分均有显著改善(P值＜0.001), 对照针刺联合TDP照射组治疗前后同节点相应指标均无统计学差异(P值＞0.050)。结论: 犊鼻穴激光照射对膝关节骨关节炎确有一定疗效, 这一效应和针刺联合TDP照射无明显差异性。
复合激光 激光针灸 骨关节炎 犊鼻穴 combined laser irradiation laser acupuncture osteoarthivitis knee osteoarthritis
