建立了带有移动热源的激光熔池流体流动及传热过程三维非稳态数学模型.采用自适应网格技术离散求解动量方程,计算出了不同时刻激光熔池温度分布和速度分布.结果表明,激光熔池对流传热非稳态过程是一个预热过程,随着时间的推移,熔池最高温度不断升高,熔深和熔池半径不断增大.非稳态过程按时间先后次序分为3个阶段:初始阶段(加热熔化阶段)、准稳态阶段和快速升温阶段.准稳态阶段熔池形貌、温度分布和速度分布增加幅度不大,且持续时间比另两个阶段长,说明三维准稳态模型是三维非稳态模型的较好近似.计算结果与已有的实验结果相比大体吻合.

利用耦合模理论,数值分析了当光纤光栅(FBG)折射率变化为均匀分布、直流切趾高斯分布时,光纤光栅长度对其峰值反射率的影响.研究结果对光纤光栅外腔半导体激光器的设计和性能优化具有重要的意义.

以桶中功率(PIB)、β参数和η参数为激光光束质量评价参数,对超高斯光束经有方环光阑球差透镜后的光束质量作了详细的研究.大量数值计算和物理分析表明,超高斯光束经有方环光阑透镜后的光束质量与方环遮拦比、透镜球差和超高斯光束的阶数等因素有关.采用适当的负球差透镜,在实际焦面上可得到最大的PIB,η值和最小的β值,从而获得比无球差透镜更好的光束质量,甚至使β＜1.

长周期光纤光栅是近几年出现的一种波长选择滤波器件.利用其波长选择损耗特性,提出将之用于1310nm/1550nm波分复用系统的解复用.采用电弧熔融刻槽的方法,制备了长周期光纤光栅.并通过控制电弧放电过程和光栅的周期长短及周期数,得到了较为理想的谱特性.结果显示,其通道插入损耗能够小于0.5dB,20dB损耗阻带带宽可达15nm,信道隔离度估计约25dB.

提出了用复合轴瞄准控制方法实现卫星光通信跟瞄控制,以提高卫星光通信中跟瞄系统的性能.提出了粗瞄和精瞄系统的模型,并分别设计了控制器.在此基础上,建立了一套跟瞄控制模拟系统.结果表明,所设计制作的跟瞄模拟系统在跟踪的匀角速率运动时的最大跟踪角度偏差仅为14μrad.

在XeCl准分子激光器中,采用定向棱镜作为端反射镜与平面输出镜构成激光器谐振腔,获得了近场能量分布均匀、远场能量分布高度集中的相干平顶高斯激光束输出,并具有腔镜高抗失调能力,改善了激光束质量.

提出一种将半导体激光器(LD)贴近皮肤照射皮下静脉进行激光血液辐照治疗的新方法.该方法以手背皮下静脉作为激光照射点,采用650nm波长激光.给出了新方法所依据的实验基础,论述了新方法的可行性,说明了与新方法相适应的激光照射装置的设计方案及其照射方式,目的是为改进激光血液照射疗法探索新途径.

分析了激光熔覆陶瓷及其复合涂层的国内外研究与发展现状,对激光熔覆耐磨涂层、耐蚀涂层、热障涂层、抗氧化涂层和生物材料涂层的材料体系、性能特点与应用前景进行了综述.

通过实验对高重频喇曼双波长激光器的关键技术进行了详细的研究,成功地实现了频率为15Hz,1.54μm/1.06μm混合激光输出脉冲能量达20mJ的双波长喇曼激光输出.

利用Cowan程序对类镍氪系统的原子参数进行了计算,通过自行编制的辅助程序将原来仅以麦克斯韦分布为基础的Cowan程序推广到适用于任意电子能量分布的情形.计算的原子参数主要包括类镍氪系统的能级、振子强度、自发辐射衰变速率、能级寿命等.最后给出了Kr IX 的简化能级图.

以桶中功率(PIB)及β值为光束质量评价参数,分析了环状球差透镜的遮拦比、球差系数等参数对高斯光束光束质量的影响.值得指出的是:(1) 由于焦移,在实际焦面比几何焦面上可得到更大的PIB;(2) 适当选用负球差环状透镜可实现β＜1,于是可获得比通过无球差环状透镜更高的能量集中度.

激光切割对激光功率模式、功率密度和功率稳定性要求很高,采用轴快流CO2激光器时,控制工作气体压力工作在最佳状态并保持其恒定是激光器输出连续、稳定功率的必要条件和关键技术之一.在深入研究激光器工作原理和影响激光输出功率因素的基础上,采用带积分分离的智能PID控制算法对工作气体压力进行调节.该过程控制算法简单实用,可以有效地提高气体压力控制精度,改善功率控制精度和稳定性,并用实验加以验证.

系统响应通常要求快速、准确、稳定,但传统的控制方法例如PID控制很难使系统达到这种最优控制,提出了基于模式识别的智能控制,通过在线辩识系统的动态输出,根据系统响应所处的状态,采取相应的控制策略,就能使系统得到较好的控制.通过在成像器伺服装置中的实际调试,证明该控制方案是可行的.

讨论了某种红外系统对入射激光的后向反射光特性,从反射形成机理、反射光信号特征以及后向反射光的方向性等多个方面讨论了后向反射光的实际应用性.设计了红外系统对入射激光后向反射光的形成实验,对理论分析进行实验验证.

对在SBS调Q的YAG激光器中加入Cr4+∶YAG的情况进行了计算模拟和实验研究,证明两种被动调Q的适当结合,可明显地提高系统的稳定性.

论述了激光跟踪基本原理,分析了影响激光跟踪回波概率的几种主要因素,提出了保证跟踪回波率的几项基本措施和环路参数选择原则.所研制的激光跟踪系统的室内、室外实验和靶场实验结果验证了分析结果和设计方法的正确性.

设计了一种利用光参量振荡器(OPO)来代替染料激光器的宽带相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱测温实验装置.为了提高CARS测量温度的精度,测量和分析了检测系统中狭缝函数对测量结果的影响,确定了狭缝函数的具体形式.将测量结果与热电偶读数比较,发现在温度范围300K～1200K内,温度测量的不确定度小于2%.

从二阶矩定义出发,推导出了厄米-双曲余弦-高斯光束束腰宽度的解析表达式,作为特例给出了厄米-余弦-高斯光束、双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束及厄米-高斯光束束腰宽度的表达式;进行了数值计算及分析.

讨论了通用傅里叶导热定律的数学模型,推导了半无限大物体在第一类边界条件下的基于非傅里叶导热定律的双曲线型偏微分方程的解析解.通过分析非傅里叶导热定律在瞬态条件下温度分布的变化过程,提出了非傅里叶导热效应的瞬态判据以及非傅里叶导热的作用范围,对研究工程中瞬态导热问题(如激光处理,电子束处理等)有重要意义.

如何有效清除造血干细胞移植物中残留白血病细胞一直是血液病学中的重要课题之一.目前,所有药物净化方法收效甚微,这促使人们寻求新的高效净化策略.试图通过光敏剂修饰反义寡核苷酸介导光动力净化白血病细胞,以期为临床有效净化造血干细胞移植物中残留白血病细胞提供新方法.

高功率CO2激光焊接过程中,小孔上方的等离子体会影响激光和工件之间的耦合效率.从分析外加电磁场对等离子体的作用出发,探讨了采用外加电磁场控制激光等离子体的可能性.实验结果表明,选择合适的外加电磁场参数,可以降低等离子体对激光的屏蔽效果,增大熔深.

提出并实验了一种探测光纤光栅波长移动的新方法.该方法用一组与各个传感光纤光栅的参数对应相同的光纤光栅作为滤波元件,用抖动倍频的方法跟踪传感光纤光栅的反射光谱的峰值点,同时采用高分辨率的光栅尺作为系统的读出设备,彻底消除了压电陶瓷的非线性性及滞后性带来的误差,从而得到高精度的测量结果.

提出了一种可用于预测高功率脉冲泵浦下Nd∶YAG板状激光放大介质热响应的非均匀内热源模型,利用有限元方法,并考虑材料导热系数和热膨胀系数的温度相关性,对不同冷却条件下的激光放大介质的温度分布和热应力分布进行了数值模拟和比较,在此基础上,提出了一种能对激光放大介质实施有效冷却的技术方案.

在介绍一种利用InGaAs/I半导体激光器实现的实时测温系统的基础上,着重从硬、软两方面研究了在该系统中所采取的提高其温度测量精度的若干措施:一是精选探测器、优化设计调制盘并进行选频放大;二是在调制盘与探测器之间置一窄带滤光片;三是采用水冷遮蔽板并进行电气补偿;四是提高系统的采样精度.进行了一些必要的分析和讨论.

主要描述了紫外准分子激光刻蚀聚酰亚胺(polyimide,PI)制作微图案实验.通过这种刻蚀方法,成功地在PI上制作了微米量级线宽和亚微米量级深度的图案.

综述了光学中波前位错和间歇问题的研究现状.其中包括随机介质中传播或被粗糙表面散射标量波场的波前位错现象的概念、规律和研究方法,以及大气自适应光学系统的相位间歇现像等理论与实验研究.