本文根据加载激光的工艺参数以及薄膜、基体的材料特性,建立了薄膜与基体的有限元模型,对高斯激光在加载在薄膜表面后的温度场进行有限元模拟,获得膜基系统中温度随时间的变化关系以及薄膜界面结合处的温升规律.并在此基础上根据薄膜和基体的热膨胀性能,进行薄膜和基体的应力场模拟,获得了膜基系统的应力场随时间的变化关系.模拟结果表明:在激光加载过程中,薄膜和基体中的温度场随着时间增加,由于热传导系数的差异在薄膜和基体之间产生温差.在膜基系统中产生的应力场主要集中在薄膜内部,膜基界面结合处产生的应力较大会导致薄膜的脱粘.模拟结果定性地反映了薄膜和基体中温度和热应力的变化规律,为分析激光划痕法的作用过程提供了一定的理论依据,对研究膜基系统失效进程具有重要意义.

本文提出了一种新的制备生物芯片微通道的方法,从玻璃材料的特点与激光精密加工的优点出发,用三倍频ND:YAG激光器(λ=355nm)在玻璃基体上加工生物芯片微通道.文章对这种方法进行了初步探索,先用三倍频紫外激光对玻璃直接刻蚀,再用显微镜、三维形貌仪观察与测量所形成的微通道的质量.实验得出了激光脉冲重复频率与振镜扫描速度对微通道刻蚀的影响关系,以及要防止玻璃碎裂,所需要的激光能量密度.

利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,在Cr12基体上进行了宽带激光熔覆WC/钴基合金层,获得无裂纹的高速线材辊环.对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相的表征.结果表明,熔覆层组织主要是由Co的过饱和固溶体、WC、W2C、CoCr、Cr7C3等相组成.W2C相的出现说明WC相发生了分解,WC等硬质相的存在导致熔覆层硬度的非均匀性.

采用实验的方法,研究了激光冲击强化对175A型柴油机曲轴疲劳寿命的影响,取得了激光冲击强化试验条件下曲轴过渡圆角处残余应力场的数据.并将激光冲击强化工艺效果和曲轴滚压强化效果做了对比性分析,结果表明:虽然激光冲击强化效果不如曲轴滚压强化,但考虑到激光工艺参数精确可控、加工质量好、成本低以及可避免滚压强化所造成的表面疲劳、撕痕等,激光冲击强化工艺可望代替滚压强化成为新型的曲轴强化手段.通过此类激光冲击强化强化实验可优化激光冲击的相关参数,使曲轴过渡圆角产生有利的残余应力场.

采用光学显微镜和扫描电子显微镜对球墨铸铁激光表面重熔和淬火的显微组织形成进行详细分析,研究了激光快速加热和冷却过程中的相变特性和原始物相加热状态之间的关系.发现在激光重熔处理后的熔合区附近的过热区,产生了较细小的"巍氏组织",观察到了在奥氏体晶粒内部直接形核的铁素体.分析了C、Fe原子在石墨和铁素体界面间可以互扩散的条件,证明了C原子向铁素体中的扩散可以在固态中进行,Fe原子向石墨中的溶入只有在形成液相时才能进行,当石墨中扩散一定量的Fe元素之后,冷却时会导致石墨区域的变异.提出铁素体基球墨铸铁激光淬火后的马氏体可能是由过饱和的δ-铁素体直接转变而来的过饱和的α-铁素体(马氏体),没有中间的γ-奥氏体状态出现的观点.指出球墨铸铁经过激光表面重熔或淬火处理后,由于快速加热和快速冷却,所获得的相应的显微组织细小,重熔后的表面层显微组织为离异共晶白口铸铁显微组织,其物相够成Fe3C+马氏体的混合组织.重熔后能获得球墨铸铁与白口铸铁的复合材料.

采用Ni基自熔合金+块状WC混合粉末进行送粉激光熔覆并获得熔覆层,对熔覆层在不同温度下加热后空冷至室温,观察相应熔覆层的显微组织变化,结果表明:Ni基自熔合金+WC送粉激光熔覆层不适合在500℃～900℃再加热处理,再此温度区间对熔覆层再加热会导致块状WC出现裂纹.Ni基自熔合金基体的显微组织在700℃以上开始不稳定,发生形态和显微组织结构的变化.熔覆层中的块状WC加热至900℃以上时裂纹会被自行焊合,温度继续升高,块状WC会发生离散,分化成细小的WC颗粒,产生这种现象的根本原因是块状WC具有先天的超细纤维、颗粒混合结构.

基于强度分布变换的高功率激光进行了活塞热疲劳模拟实验.为摸索该实验系统下的实验参数,深入研究了激光能量分布、加载功率、加载周期(升温时间和降温时间)和输出波形等对活塞热疲劳实验的影响,实验表明调节这些参数可以控制活塞顶部温度场分布、温度循环的平均温度、温度差和循环频率,并结合热疲劳相关理论探讨了激光参数对热疲劳寿命影响的规律.

针对激光再制造中混合送粉的难题,设计了一种新型的双料斗载气式送粉器.做了送粉性能试验和激光熔覆试验,结果表明:输送混合粉末时,粉末混合均匀性良好,送粉速率与粉轮转速呈线性关系,载气量对送粉速率影响很小,具有良好的远距离输送能力;激光熔敷试验时能够得到良好的熔敷层形貌和金相组织结构,满足熔覆送粉工艺要求;具有良好的应用前景.

本文采用激光重熔等离子涂层的方法在AZ91HP镁合金上制备Al2O3陶瓷涂层,在实验和理论基础上利用有限差分方法对激光重熔过程中的温度场进行模拟.研究结果表明,在激光作用下,相应于不同的温度范围涂层形成了熔凝区(柱状晶)、烧结区(团絮状组织)和残留等离子区(层状结构).与激光功率相比,激光扫描速度对涂层温度分布影响较大.

为了提高铝合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AA7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末,制备出Zr基复合涂层.采用SEM和XRD技术研究了熔覆层的组织;采用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性.研究结果表明:熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成.在非晶相和金属间化合物复合作用下,熔覆层表现出优异的耐磨性,尤其是随着熔覆层中TiC含量的增加,耐磨性得到显著的提高.

与传统的切割方式相比,可控断裂激光切割技术具有切割断面平滑、一次成型、对原材料性质和形态影响较小等特点.采用该技术,从断裂基理和实验验证两方面对激光切割液晶显示玻璃基片进行了一定的研究.研究结果表明,增大光斑尺寸,可减少断面上的热影响区,提高切割质量;但光斑尺寸过大,会降低激光功率密度,增大输出功率;冷却流量的增大及冷却点与激光光斑距离的减小,均可增大拉应力值,使玻璃表面的裂纹迅速扩展直至断裂,有利于激光切割.在不影响切割质量的前提下,预划一定深度和长度的初始裂纹是一个提高激光切割效率的方法.

利用低功率激光焊接方法实现了厚度为1.0mm的Ti-6Al-4V合金的焊接.采用金相显微观察、维氏硬度测试方法对焊缝形貌及焊缝的显微硬度进行了测试分析,并采用电子探针方法对焊缝成分进行了分析.测试分析结果表明:焊缝深度约为0.5 mm,因此通过双面焊接可实现样品的结合;焊缝宽度约为1.0 mm.焊缝中心的维氏显微硬度约为基底的1.7倍.电子探针结果表明,在低功率焊接过程中,由于能量密度较低,因此在焊接过程中Ti和Al基本没有蒸发,基底和焊缝中心的成分基本相同.

板料激光弯曲成形是利用高能激光束照射材料表面进而诱发产生热应力使板料发生塑性变形的新技术,但实现一个较大角度的弯曲以满足实际工程要求则必须沿同一轨迹重复扫描.因此,深入研究多道次成形过程中板料的动态变化过程对于将该技术推向实用化具有重要意义.针对该特点,建立了多道次激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模拟模型,研究了扫描过程中的温度、形变以及应力变化情况,并分析了能量密度对弯曲变形的影响规律,为多道次激光扫描工艺参数的优化和变形机理的研究提供依据.

利用拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜分别研究了铝合金5A06不等厚激光拼焊板的接头力学性能及组织特点.结果表明,拼焊板的纵向拉伸性能较差,延伸率δ降低幅度较大,拼焊板横向拉伸性能与试样上薄板所占比例关系很大,当薄板占较大比例时,拼焊板具有较大的延伸率,拼焊板的拉伸变形能力随着薄板所占比例的减小而逐渐变差;拼焊板的焊缝组织极为细小,在熔合线附近开始向焊缝中心生长的是树枝状晶,在焊缝中心是等轴晶.

长周期光纤光栅在通讯与传感领域有着广泛的应用,成为目前研究的热点之一.该文主要介绍了长周期光纤光栅在传感领域的最新研究进展.

本文开发了一个新型的粒子图像速度粒度场仪(PIVS)查询系统,提出了一条新的PIVS配对前预处理思路.该查询系统以DPIV粒子图像为处理对象,结合图像处理技术,采用灰度频数统计法及灰度差分法分别获取速度和粒径信息,实现了速度粒度的同场测量,并利用模拟粒子图像对基于灰度差分法查询算法进行了图像检验.检验结果表明,该查询算法能很好的处理各种模拟图像,并且有很高的计算精度及良好的运算效率.

针对盘形凸轮激光熔覆运动控制作了理论分析,提出了为获得均匀熔覆层必须满足的条件:凸轮激光熔覆过程中离焦量不变、扫描速度恒定、激光束沿轮廓面法线照射.采用数控机床三轴联动的运动控制方法实现了以上三个条件.并以偏心轮为例,推导出适合于一般盘形凸轮激光表面处理的运动控制方程,通过试验,验证了本运动控制方法的可行性.

超结构光栅DBR(SSGDBR)半导体激光器是目前光通讯中应用最有前景的可调谐激光器之一.利用传输矩阵法模拟了SSGDBR的反射谱.计算中,把SSGDBR每一个光栅节距看成基本单元.对于SSGDBR的注入不同龟流,反射光谱显示出调谐特征.

本文以YJG-Ⅱ激光微区光谱分析仪结合CCD光栅光谱仪组成微区分析系统,在减压氩气环境下,以长余辉材料涂层为分析样品,研究了激光微等离子体光谱分析方法用于涂层分析的准确度.实验中以SrⅡ421.552nm为分析线,采用三标准试样法,由计算机拟合LogI～LogC工作曲线,对锶进行了测定.结果表明:分析谱线相对强度RSD为3.08%,定量分析RSD为4.62%,分析结果平均值为21.91%.将该值与正常材料中锶的含量值相比较,发现经自然环境作用后不发光的长余辉材料涂层中锶的含量明显减小.

基于气体在吸收峰波长下对光的吸收随浓度变化的原理,研制一种光纤式气体监测仪,根据被测气体的吸收峰对应的波长选择分布反馈式半导体激光器作为光源,采用不同频率的光源驱动电路实现对多种气体浓度的同时检测.对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,该系统具有一定的检测灵敏度和精度.

由于数字全息图受到激光散斑影响,使得其再现像产生较为严重的噪音.通过详细分析激光散斑形成的原因,并提出了用同一物体的多幅全息图的强度再现像叠加来减小激光散斑的干扰.具体分析了该方法的原理:在记录全息的物体照明光路中加入一散射体,在散射体的M个不同位置记录M张同一物体的全息图,然后将M幅数字全息的再现像叠加,激光散斑噪音下降为M-1/2.最后给出了实验结果.

基于自滤波非稳腔、种子激光注入及CPLD控制的干涉法纵模锁定技术,研制出一套单横单纵激光器系统;对激光器的工作原理及纵模锁定电路设计进行了说明.该设计具有输出光束质量好,工作稳定,抗干扰性强的特点.该激光器经历了在强干扰环境中长时间的"烤机"实验,单纵模锁定概率达100%.

本文由耦合波方程出发推导了熔融拉锥单模光纤耦合器的功率耦合比与拉伸长度的关系,并数值计算了光纤耦合器的光功率分配.实验上利用实验室现有的设备制作出2×2型、单窗口1×2型1550nm宽带耦合器,并完成了对制备出的光纤耦合器的光功率检测.通过理论与实验的比较得出熔融拉锥机制备的单模光纤光功率比耦合器的耦合曲线与理论上的耦合曲线基本一致,制备出的耦合器符合耦合器检验标准.

利用NI公司的PCI-6014数据采集卡,设计了程控半导体激光器驱动器,介绍了驱动器软硬件的设计方法.该驱动电源具有硬件电路简单,稳定度高,线性度好、软件操作方便等优点,同时增加了实时监控半导体激光器的驱动电流和测量其I～V特性的功能.给出了详细的测试数据,测试结果证明,该驱动电源具有具体的指标和良好的性能.

基于无源腔的Q值定义,根据能量守恒原理,对连续波腔衰荡技术测量原理进行了推导,并基于多光束干涉理论,就入射光关断时间对腔出射光强信号衰荡线形及测量结果的影响进行了数值模拟和分析,分析表明:入射光的关断时间很大程度上决定着腔出射光功率信号的衰减线形,如果要消除入射光关断时间对测量结果的影响,入射光关断必须小于腔衰荡时间的1%.根据理论分析要求建立了一套测量系统,并对腔损耗约为50ppm的低损无源腔进行了实际测量,实验结果的分析显示,该测量系统测量误差约为0.15ppm.

以普通的单模石英光纤为材料,改进熔融拉锥装置,利用有旋转曲面的凹面镜,实现了制作扫描隧道显微镜光纤探针的加工过程.实验表明,改进后的拉锥装置满足了制作纳米量级针尖曲率半径光纤探针的基本要求.

根据气体放电相关理论建立高功率脉冲氙灯仿真模型,阐述了放电回路设计的基本原理,采用建立的模型通过计算机对TIL及NIF装置进行仿真,给出了放电回路的仿真结果,与装置运行实际数据比较发现仿真模型及过程可靠,为高功率激光装置的电子计算机辅助设计和分析提供了一种新途径.

根据荧光探针FLUO-3/AM能与活细胞内[Ca2+]i特异性结合后发出荧光的特性,将20只小白鼠随机分成给药组和对照组,给药组动物腹腔注射仙人掌(Opuntia Ailleii Haw)提取物使其产生镇痛作用,用FLUO-3/AM荧光探针对两组动物的脑细胞进行染色,利用激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope,LSCM)技术分别对两组小鼠的脑细胞内[Ca2+]的变化进行了观察研究,并用图像分析技术进行处理,进一步探讨仙人掌提取物镇痛作用的机制,实验结果表明:仙人掌提取物镇痛作用时,小鼠脑细胞内[Ca2+]的平均荧光像素明显低于对照组(p＜0.001).这说明仙人掌提取物能够降低小鼠脑细胞内[Ca2+],证实了仙人掌提取物的镇痛机理与钙离子有关.

目的:探讨Q开关Nd:YAG激光治疗黑色文身的临床效果.方法:采用Q开关Nd:YAG激光治疗黑色文身200例,能量密度4～8J/cm2,脉冲宽度5～6ns,重复频率5Hz,光斑直径2～3mm.根据文身的性质需1～7个疗程,疗程间隔6～8周.结果:200例文身中190业余性文身经1～5次治疗,治愈率100%,10例专业性文身经4～7次治疗,治愈率90%.随访3～12个月,无一例发生继发性疤痕和永久性色素改变.结论:Q开关Nd:YAG激光能安全有效去除黑色文身,达到极佳的美容效果.

目的:对铜蒸汽激光光动力疗法联合脉冲染料激光治疗鲜红斑痣的疗程及疗效进行临床分析.方法:将鲜红斑痣患者分成A组:光动力治疗组;B组:光动力治疗联合脉冲染料治疗组,治疗后随访分析其疗效,统计平均光动力治疗次数及疗程结束后的治疗总时间.结果:A组Ⅰ级疗效为13.79%,Ⅱ级疗效为35.86%,平均光动力治疗次数次5.3,平均治疗周期27个月.B组Ⅰ级疗效为18.35%,Ⅱ级疗效为36.70%,平均光动力治疗次数次4.1,平均治疗周期19个月.结论:联合疗法可提高鲜红斑痣治疗的疗效、减少光动力治疗次数和缩短治疗周期.

目的:本文报道CO2激光治疗耳鼻咽喉部乳头状瘤172例,并取得满意的疗效,它是一种简单和有效的方法.方法:172例鼻部乳头状瘤45例,耳部乳头状瘤39例,咽部乳头状瘤82例,喉部乳头状瘤6例.治疗:局部或全身麻醉后,以连续输出功率为4～20W的CO2激光切割及气化肿瘤,切取获得标本可供病理切片.术后创面有一层凝固膜,约2～3周,创面痂膜自行脱落,周围上皮移行愈合,创面伤疤平整.结果:治愈率达100%.讨论:CO2激光治疗耳鼻咽喉部乳头状瘤的优点:(1)生物组织含70%～90%的水分,激光气化肿瘤,对邻近组织基本不受影响,不妨碍伤口Ⅰ期愈合,(2)激光切割和气化肿瘤后,可最大限度保存原有器官的功能,不造成组织缺损,(3)激光能封闭和凝固肿瘤组织周围的血管,术时出血少,(4)激光是无菌切口,很少引起伤口感染,(5)手术简单,痛苦少.

目的:观察激光舌中部照射治疗萎缩性舌炎的疗效.方法:将84例萎缩性舌炎患者随机分为两组,治疗组42例,采用激光舌中部照射并口服中药治疗;对照组42例,单纯用口服中药治疗.结果:治疗组愈显率83.4%;对照组愈显率66.7%.两组比较差异显著(P(0.05).结论:激光舌中部照射治疗萎缩性舌炎可明显提高疗效,且疗效巩固.

目的:观察氦氖激光治疗对各种手部损伤及手术的照射后疗效.方法:对60例手部外伤及手术应用LJL40-HA氦氖激光治疗仪对创面进行照射每次20分钟,每天2次(10次为一疗程).结果:根据肿胀消退、疼痛、缓解创面愈合情况综合评定均有不同程度的进步,特别对消炎、消肿,促进创面愈合,疗效满意.优14例有效率24%、良34例有效率57%,中11例有效率18%、差1例有效率1%.结论:LJL40-HA氦氖激光治疗仪能促进手部损伤及手术后的创面恢复.

ALA-PDT是一种较新型的肿瘤治疗手段.由于肿瘤细胞对ALA产生的内源性光敏剂原卟啉Ⅸ(PpⅨ)的优先摄取,使肿瘤细胞被选择性地杀伤.目前在白血病领域,ALA-PDT仍限于基础研究.本文将就ALA-PDT在白血病细胞株中的作用机制、白血病耐药、自体移植体外净化中的应用及前景进行综述.