作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中航凯迈(上海)红外科技有限公司, 上海 201306
3 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统的光束控制模型,并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测,并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算;进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后,采用两路不同波长的激光束,配合光束监测与调节装置,搭建了闭环合束模拟实验平台,对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明:在长时间的工作过程中,两路激光均实现了与基准光路的精密合束,合束指向精度优于±7 μrad,位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势,而且可实现激光束的周期性闭环校正,能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。
激光合束 光束监测 光束控制 指向偏差 位置偏差 laser beam combining beam monitoring beam control beam direction deviation beam positional deviation 
中国光学
2024, 17(2): 342
作者单位
摘要
四川师范大学物理与电子工程学院,四川 成都 610068

采用数值模拟方法研究了大气非线性自聚焦效应对艾里光束上行大气传输特性和光束质量的影响,结果表明:大气自聚焦效应随着艾里光束指数截断因子的增大而增强,并会导致艾里光束的实际焦点向靶面移动。采用预散焦方法可使靶面上的光束始终保持艾里轮廓,同时可使靶面光强得到显著提高。本文得到了预散焦的焦距公式,并证实了其有效性。研究发现:预散焦后,即使光束功率远远超过了自聚焦临界功率,非均匀大气的自聚焦效应也不会破坏艾里光束的自加速特性,有助于地基激光束避开障碍物,清除空间碎片。在相同的功率下,艾里光束相比高斯光束在碎片靶面上有更高光强,并且艾里光束具有更强的抵抗自聚焦效应的能力。因此,艾里光束比高斯光束更适合地基激光对空间碎片的清除。

大气光学 艾里光束 非线性自聚焦效应 激光大气传输 传输特性 光束质量 
中国激光
2024, 51(5): 0505001
Author Affiliations
Abstract
1 Sun Yat-sen University, School of Electronics and Information Technology, State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Guangzhou, China
2 École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Photonic Systems Laboratory, Lausanne, Switzerland
Shaping the light beam is always essential for laser technology and its applications. Among the shaping technologies, shaping the laser in its Fourier domain is a widely used and effective method, such as a pulse shaper, or a 4f system with a phase mask or an iris in between. Orbital angular momentum (OAM) modes spectrum, the Fourier transform of the light field in azimuth, provides a perspective for shaping the light. Here, we propose and experimentally demonstrate a shaping strategy for the azimuthal field by modulating the complex amplitude of the OAM mode spectrum. The scheme utilizes multi-plane light conversion technology and consists only of a spatial light modulator and a mirror. Multiple functions, including beam rotating, beam splitting/combining in azimuth, and OAM mode filtering, are demonstrated. Our work provides a compact and programmable solution for modulating the OAM mode spectrum and shaping beams in azimuth.
orbital angular momentum laser beam shaping multiplane light conversion structured light 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026001
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 九江中科激光技术研究院,江西 九江 332005
以Q235低碳钢为材料,研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下,焊缝的成形变得更加均匀,飞溅减少,焊缝熔深减小,熔宽增大,截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度,抑制了粗大柱状晶的生长,改变了铁素体晶粒形态,细化了熔合区组织,提高了焊缝韧性及延伸率;扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布,抑制了偏析,降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素,光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。
激光技术 激光热丝焊接 光束扫描 微观组织 力学性能 
中国激光
2024, 51(12): 1202106
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 物理学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
3 同济大学 物理科学与工程学院,上海 200092
为解决激光应用中的光束指向抖动问题,提出一种基于高斯过程回归(Gaussian process regression)的激光光束指向稳定性优化方案。介绍了激光光束指向稳定系统装置构成及原理,论述了高斯过程回归方法的原理及其作为激光光束快速稳定控制算法的优势。经过该方法优化后,指向抖动达到水平方向2.3 μrad, 竖直方向3.3 μrad,将激光系统指向稳定性提高了1个数量级以上。指向性抖动为已有线性反馈系统的20 %,尤其对于高频噪声优化有显著效果。该研究对于激光光束指向性敏感的精密实验和精密加工具有重要意义。
高斯过程回归 线性激光束 系统设计 性能分析 Gaussian process regression linear laser beam system design performance analysis 
应用光学
2023, 44(6): 1265
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院,合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1 155。改变PZT极性,实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外,完成了MEMS微镜在0 ℃~100 ℃不同温度下角度的变化实验,偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好,表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性,为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。
压电微镜 压电陶瓷 微机电系统 激光光束扫描 AR/VR Piezoelectric micro mirror Piezoelectric ceramic Micro-electro-mechanical systems Laser beam scanning AR/VR 
光子学报
2023, 52(12): 1223001
作者单位
摘要
1 华中科技大学材料科学与工程学院,湖北 武汉 430074
2 广东省智能机器人研究院,广东 东莞 523830
3 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海 200240
7系铝合金以其优异的强度被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域,但其在焊接时易产生缺陷且焊接接头力学性能下降严重。笔者通过添加Ti金属中间层,采用激光光束摆动焊接技术制备了7075铝合金接头,并对接头的显微组织和力学性能进行了系统研究。焊缝区域主要为α-Al相。Ti金属中间层在焊缝中反应生成了TiAl3相,细小且弥散的TiAl3相成为Al晶粒异质形核的基底,促进了晶粒细化。添加Ti中间层后,焊缝区域的组织为细小的等轴晶。添加的Ti中间层的厚度为0.03 mm时,焊缝等轴晶区晶粒的平均等效圆直径为3.34 μm,晶粒面积加权平均值为母材晶粒的1.7%,接头的平均抗拉强度最大,为(377.8±6.1)MPa,达到了母材强度的69%。添加0.02 mm厚Ti中间层时,接头断裂位置在熔合区和热影响区晶粒的晶界处;添加0.03 mm厚Ti中间层时,断裂位置在焊缝两侧的细等轴晶区;添加0.04 mm厚Ti中间层时,断裂位置在焊缝中部的Ti元素聚集区。
激光技术 激光摆动焊接 7075铝合金 TiAl3 显微组织 力学性能 
中国激光
2023, 50(24): 2402102
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
介绍了真空通道应力补偿结构的基本工作原理;研究了大温差环境下,激光束长距离真空传输通道的真空负压应力和热胀冷缩应力的自适应补偿技术和光学舱结构变形抑制技术;在整个光学系统上,开展了现场安装调试和真空负压应力考核,并进行环境温差变化情况下的光路传输稳定性试验验证。试验结果表明:解决了超长激光束真空传输通道在真空负压和大温差环境下的真空负压应力和热胀冷缩应力的自适应补偿问题和光学舱结构变形抑制问题;实现了传输通道真空负压应力自动平衡;消除了真空负压应力造成的光束漂移;实现了大温差环境下的真空负压通道结构热胀冷缩应力的自由释放;达到了光路长时间保持稳定的实际效果。
真空通道 应力补偿 热胀冷缩 真空负压 激光束 vacuum channel stress compensation thermal expansion and cold contraction vacuum negative pressure laser beam 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 101006
昌成成 1,2潘良泽 1,2徐英明 1,2吴丽青 1,2[ ... ]朱健强 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室,上海 201800
3 装备发展部某中心,北京 100034
随着能量输出能力的不断提升,高功率激光驱动器运行对光学元件的性能和打靶光束的质量都有了更高要求。传统测量仪器结构复杂、精度有限,难以满足实验需求。朱健强课题组将计算成像技术引入到高功率激光驱动器的参数测量中,精确测量大口径光学元件的形貌、应力分布、热畸变等特征,脉冲光束的时间、空间、近远场分布等参量,以及激光与物质相互作用的过程;进一步发展相干衍射成像(CDI)技术,开发出单次曝光三维PIE(ptychography iterative engine)技术、多模态相干调制成像(CMI)技术、分束编码成像技术等,建立了相干衍射成像技术的解析模型,在数学上分析了CDI技术解的唯一性。本文主要综述了课题组在惯性约束聚变中计算光学成像技术应用方面的研究进展。
计算成像 相位测量 激光束表征 激光放大器 
光学学报
2023, 43(22): 2200001
Wenyun Du 1,2Meiping Zhu 1,2,3,4,*Jun Shi 1,2,3Tianbao Liu 1,2[ ... ]Jianda Shao 1,2,3,4
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
4 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai, China
The laser-induced damage threshold (LIDT) of plate laser beam splitter (PLBS) coatings is closely related to the subsurface absorption defects of the substrate. Herein, a two-step deposition temperature method is proposed to understand the effect of substrate subsurface impurity defects on the LIDT of PLBS coatings. Firstly, BK7 substrates are heat-treated at three different temperatures. The surface morphology and subsurface impurity defect distribution of the substrate before and after the heat treatment are compared. Then, a PLBS coating consisting of alternating HfO2–Al2O3 mixture and SiO2 layers is designed to achieve a beam-splitting ratio (transmittance to reflectance, s-polarized light) of approximately 50:50 at 1053 nm and an angle of incidence of 45°, and it is prepared under four different deposition processes. The experimental and simulation results show that the subsurface impurity defects of the substrate migrate to the surface and accumulate on the surface during the heat treatment, and become absorption defect sources or nodule defect seeds in the coating, reducing the LIDT of the coating. The higher the heat treatment temperature, the more evident the migration and accumulation of impurity defects. A lower deposition temperature (at which the coating can be fully oxidized) helps to improve the LIDT of the PLBS coating. When the deposition temperature is 140°C, the LIDT (s-polarized light, wavelength: 1064 nm, pulse width: 9 ns, incident angle: 45°) of the PLBS coating is 26.2 J/cm2, which is approximately 6.7 times that of the PLBS coating deposited at 200°C. We believe that the investigation into the laser damage mechanism of PLBS coatings will help to improve the LIDT of coatings with partial or high transmittance at laser wavelengths.
laser-induced damage threshold nodule defect plate laser beam splitter subsurface impurity defect 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e61

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!