红外与激光工程
2022, 51(7): 20210771
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111012
中国石油大学(华东)机电工程学院, 山东 青岛 266580
采用宽带激光熔覆技术，在304L不锈钢表面制备了Fe-Cr-Si-P非晶涂层，分析了涂层的组织结构及形成机制，建立了激光熔覆物理和数学模型，得到了熔池沿深度方向的温度梯度及冷却速率的变化规律。结果表明，涂层微观组织的界面区是平面晶和外延生长树枝晶,中部区域为非晶区,表面为梅花状树枝晶区。凝固过程中，从熔池底部到表面的温度梯度逐渐减小，冷却速率逐渐增大。结合凝固理论，建立了涂层组织特征与形状控制因子及冷却速率的关系模型。
激光技术 宽带激光熔覆 铁基非晶涂层 微观结构 形成机制
采用宽带激光熔覆技术, 梯度设计的思想和碱液环境中电极化后的处理方法来改善涂层表面形貌和提高涂层生物活性、细胞相容性, 制备了一种梯度生物活性陶瓷涂层。利用SEM分析手段对涂层表面形貌进行研究;通过模拟体液(SBF)浸泡实验考察涂层活性;采用人成骨细胞与涂层材料共培养的方式, 验证了细胞在涂层表面的增殖和定向分化能力。结果表明, 激光制备+电极化处理涂层表面形貌是典型的羟基磷灰石(HA)结构;激光制备+电极化处理涂层表面生成的HA＋β-TCP相更多, 生物活性更好;激光制备＋电极化处理涂层表面细胞的增殖和定向分化能力更好。
宽带激光制备 电极化处理 表面形貌 生物活性 细胞定向分化 wide band laser preparation electric polarization treatment surface morphology biological activity cell differentiation
温州大学 物理与电子信息工程学院，浙江 温州 325035
报道了基于非临界相位匹配磷酸钛氧铷晶体(RTP)的光参量振荡激光性能研究。采用激光二极管端面抽运Nd:YAP激光晶体，组成内腔式RTP-OPO系统，对比了在不同声光调Q重复频率下的信号光输出特性。在20 kHz重复频率和13.1 W的抽运入射功率下，获得平均功率1.1 W的1.65 μm人眼安全激光的输出，光-光转化效率为8.4%；在重复频率为5 kHz时，获得了最窄脉4.4 ns，最高单脉冲峰值功率30.8 kW。结果表明，基于RTP晶体的OPO变频是获得1.6 μm波段激光的一种有效新途径。
1.6 μm波段激光 RTP晶体 非临界相位匹配 光参量振荡 1.6 μm band laser RTP crystal critical phase matching optical parametric oscillator
采用宽带激光熔覆技术,梯度设计的思想,添加不同含量稀土氧化物Nd2O3来提高复合涂层生物活性的方法,在TC4钛合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土梯度生物活性陶瓷涂层.使用MG63人成骨细胞与Nd2O3活性梯度涂层体外共培养,用MTT法测定成骨细胞碱性磷酸酶含量和通过SEM观察MG63细胞在活性涂层表面上的伪足生长情况.结果表明:稀土梯度生物活性陶瓷涂层碱性磷酸酶(ALP)的表达量均高于TC4合金和未加入Nd2O3的陶瓷涂层,成骨活性较好;成骨细胞向骨细胞分化能力是逐渐增强的;成骨活性与不同含量的Nd2O3合成的HA+β-TCP的数量密切相关,当Nd2O3的添加量为0.6wt.%时,具有最佳的成骨性能;生物活性复合涂层不仅能引起细胞的粘附生长,更重要的是能够促进细胞的定向分化,且统计学分析表明ALP含量具有明显的显著性.稀土活性梯度陶瓷涂层材料表面细胞伪足生长更旺盛,具有更好的生物相容性.
稀土氧化物Nd2O3 宽带激光熔覆 碱性磷酸酶 伪足生长 生物活性 rare earths oxide Nd2O3 wide-band laser cladding alkaline phosphatase pseudopodia growth bioactivity
采用宽带激光熔覆技术，通过加入不同含量的稀土氧化物Nd2O3来提高激光熔覆生物陶瓷涂层的生物活性，在TC4钛合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土活性梯度陶瓷涂层。使用体外人成骨细胞MG63与Nd2O3稀土活性梯度陶瓷材料共培养，用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色(MTT)法分析细胞增殖情况和通过SEM观察MG63细胞在稀土活性梯度陶瓷涂层材料上的粘附、生长情况。结果表明： Nd2O3稀土活性梯度陶瓷表面的细胞生长旺盛、细胞形态正常，活性涂层细胞相容性良好;涂层表面的HA+β-TCP钙磷基活性陶瓷相数量影响着成骨细胞的增殖，含有Nd2O3的生物陶瓷涂层比TC4钛合金的细胞相容行好，且含有w(Nd2O3)＝0.4%、w(Nd2O3)＝0.6%的生物陶瓷涂层表面成骨细胞繁殖最快;稀土活性梯度陶瓷材料不仅能够引起细胞的粘附生长，更重要的是要能够促进成骨细胞的定向分化。
稀土氧化物Nd2O3 宽带激光熔覆 细胞增殖 生物活性 rare earths oxide Nd2O3 wide-band laser cladding cell proliferation bioactivity
中航工业洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
为了获得高效率多波段激光输出, 通过高重复频率驱动声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 获得高功率高重频窄脉宽1.06 μm激光输出。利用起偏器件获得垂直和水平两束1.06 μm线偏振光, 一束垂直线偏振光泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT), 实现1.46 μm与3.9 μm激光输出后与另一束1.06 μm水平线偏振光合束, 实现三波段共轴激光输出。在电源输入电流35 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下, 获得140 W的1.06 μm激光。分束后泵浦PPLT获得最高功率为6.3 W的3.9 μm和8.6 W的1.46 μm激光, 差频转化效率为21.3%。试验结果表明: 通过高重频声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重频窄脉宽1.06 μm光输出, 泵浦PPLT可获3.9 μm和1.46 μm激光输出。
声光调Q 光参量振荡器 多波段激光 acousto-optic Q-switched optical parametric oscillator(OPO) multi-band laser
国防科技大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
对两根放电管驱动的中、远红外双波段(3～5 μm & 8～12 μm)激光器的输出镜透过率、输出窗口等器件与参数进行了优化, 试验获得了25.5 W的中、远红外双波段激光输出, 两个单波段的输出功率均大于10 W, 中红外波段DF激光为TEM00模, 远红外波段CO2激光为TEM20模.利用Φ8 mm光阑对双波段激光器的横模进行了选择, 试验获得了15.4 W的TEM00基横模双波段激光输出.为红外双/多波段探测器阵列及相关系统的应用研究提供了激光光源.
中红外和远红外 DF & CO2双波段激光器 红外探测器阵列 激光束横模 middle infrared and long infrared DF&CO2 dual-band laser infrared detector array transverse mode of laser beam
