采用3kW横流CO₂激光器对不同厚度的钢板进行焊接实验,研究了激光功率、焊接速度、离焦量以及侧吹气流量对焊接质量的影响,并对焊接样品进行显微硬度分析和力学性能测试。实验结果表明:通过选择合适的焊接参数,能得到较为理想的焊缝,且焊区的显微硬度和抗拉强度都较基体有所提高,同时通过一定的处理,焊区同样还具有较好的韧性。

为修复某航空叶片损伤,在单层多道激光熔覆的基础上,研究了多道多层激光熔覆的可行性。每层粉末成分渐变,分析了熔覆层金相组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的干滑动磨擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体呈现良好的冶金结合,白亮结合带宽度为10～20μm;熔覆层组织由粗大疏松的柱状晶过渡为细小、致密的枝晶;熔覆层显微硬度最高达到425HV,比基体高出40%～50%;熔覆层的磨损量比基体减少约3～4倍。

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面喷涂一层WC-12Co涂层,然后对其进行激光重熔处理,考察熔覆后涂层、低碳钢以及喷涂层的磨损性能。通过光学金相显微镜观察涂层断面的形貌,并且采用显微硬度计测试涂层的硬度。通过耐磨性实验,分析了基体、超音速火焰喷涂层及激光熔覆层的磨损量。WC-12Co激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,也明显比超音速火焰喷涂层的耐磨性要好很多。

采用送粉激光感应复合熔覆技术制备了镍基合金熔覆涂层,研究了涂层的组织和裂纹行为。研究结果表明,镍基合金熔覆层具有很大的裂纹倾向,激光感应复合熔覆中工艺参数对裂纹形态有较大的影响,感应加热可以有效抑制熔覆层的开裂行为,感应能量的加入使熔覆层、热影响区和基体显微硬度有所降低。熔覆过程中主要产生残余热应力,随着感应能量的增加,熔覆层残余拉应力明显减小,当感应能量密度达到36J/mm²时,基体表面温度约为600℃,裂纹完全消除。

通过在样品表面上预制孔穴的方法,研究了激光诱导等离子体辐射的增强效应。实验过程中,采用高能量钕玻璃脉冲激光器(1064nm,6J,0.7ms)烧蚀土壤样品。在预制小孔参数分别为0.8mm、1.0mm、1.2mm直径和0.8mm、1.0mm、1.2mm深度的条件下,测量了激光诱导等离子体的光谱强度和信背比。实验结果表明,利用小孔对激光等离子体的约束作用,明显地增强了等离子体的辐射强度。实验确定的优化条件是,预制0.8mm直径和1.0mm深度孔穴,采集第二个脉冲激发的等离子体辐射,可以获得较高质量的激光光谱。

近年来,激光精细加工技术在我国的先进制造业特别是微加工领域得到了迅猛的发展,作为一种新兴的加工技术,其有非接触、无磨损、无污染、效率高、附加值高等传统技术无法比拟的先进性和优越性,正在逐步取代现有技术成为精细加工技术主流。研究首先介绍了激光精细加工设备模块化设计的发展背景及重要性。然后,重点分析了各个基础模块,介绍了关键功能模块。接着,论述了模块的一体化控制技术和通讯接口技术。最后,对研究作了总结。

低功率密度的He-Ne激光照射DNA固体纤维后,构象仍为A型。照射时间很短时,激光对磷酸骨架结构基本无影响,对氢键和碱基有轻微损伤。随着照射时间延长,部分磷酸二酯键 和氢键断裂。继续照射,激光先是对DNA的损伤有所减少,然后又使DNA的损伤加剧。但磷酸骨架基团损伤程度减小的时间早于氢键损伤程度减小的时间。在较长时间照射后激光对DNA损伤程度反而降低的机制目前并不清楚。激光对大部分碱基的影响是先破坏与DNA垂直的碱基-碱基堆积相互作用,再使碱基之间氢键受损和断裂。

对高功率激光器输出光束的功率密度分布进行检测和图像分析,结果表明,该方法成本低廉并切实可行,可以为高功率激光光束质量的改进和工业应用提供依据。

光栅作为一种重要的光学器件,不断小型化、商品化的发展趋势要求其制造技术应具有快速批量生产的特点。本文报道了一种以熔融石英光栅为模板,采用传统模压成型技术在光学塑料表面复制浮雕光栅的方法,实现了光栅的高效批量生产,并对复制出来的塑料浮雕光栅进行了光学特性分析。测试了不同温度下复制的塑料浮雕光栅衍射光斑图样、衍射效率和衍射级次的强度分布,重点研究了温度对复制浮雕光栅性能的影响,分析了不同温度下模板材料和光学塑料的热膨胀系数与复制光栅常数之间的关系。将批量复制出的塑料浮雕光栅和模板光栅进行实验比较,结果表明在最佳工艺参数条件下,批量复制出的塑料浮雕光栅与模板光栅相比,光栅常数偏差小于1%,衍射效率偏差小于5%,衍射特性与模板光栅基本一致。

介绍了液晶光学器件在高功率激光装置上的应用,设计并制作了通光口径为50mm×50mm的1053nm红外液晶λ/4波片,测量了液晶波片的液晶层厚度、位相延迟和激光损伤阈值,初步验证了液晶波片在高功率激光装置上应用的可行性。

研究了一种微小型多通道径向平板阵列CO₂激光器的设计方案。该方案首次将稳定腔结构应用在多通道径向平板阵列结构的射频激励CO₂激光器中,腔型结构灵活,可根据实际需要进行参数选择。文中以三环复曲面结构为例,应用矩阵光学的相关理论对光束传输特性进行了分析和模拟。结果表明:在10kW,125MHz射频源激励,气体混合比例He:N2:CO₂=3:1:1(添加5%的Xe),压强95torr的条件下,近场可获得24条光斑半径0.1cm左右的高斯光束,远场合并为一束。预计输出功率为1kW。该装置电极尺寸约为30cm×3cm×1cm (l×h×ω),总重量约为50kg。相对于其他腔体形状的多通道射频激励CO₂激光器,本方案为高斯光束输出,功率高、结构紧凑、体积小、重量轻、为实现CO₂激光器件的微小型高功率提供了一条新途径,具有重要的研究和应用价值。

结合半导体激光器的工作特性和大气无线激光通信编码技术,设计了一种低功耗、便携式通信用大功率脉冲半导体激光器驱动电源,该电源采用脉冲半导体激光器作为通信光源,以C8051F为控制芯片、CPLD为 RS信道编码芯片实现信息在激光载体上的高速率大气传输。给出电源硬件设计方法。通过参数仿真与实验验证,该激光器电源具有通信频率可调、输出功率可调、操作方便、性能稳定等优点。

讨论与M2参数有关的一些问题。当采用光束二阶强度矩方法定义光束光斑大小和远场发散角时,M2参数满足M2≥1。但当改变其定义后,例如,采用86.5%(或其它百分比)功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角时,由此定义的M2参数(M2pc)的最小值是多少,什么样的光束具有最小的M2参数(M2pc)。本文在采用86.5%(或其它百分比)功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角的前提下,对这些问题进行了讨论。结果表明:共焦腔的输出光束应具有最小的M2参数(M2pc);当采用86.5%功率通量法定义光束光斑大小和远场发散角时,M2参数(M2pc)仍满足:M2pc≥1;但当采用其它百分比定义时,M2参数(M2pc)有可能小于1,M2pc的大小取决于所定义的光斑半径内包含的光功率的百分数。

采用波长为355nm的3倍频Nd:YAG激光器对纸本书画主要材料宣纸上产生的霉菌进行了激光清洗实验研究。清洗机理主要是利用激光光子与霉菌微生物大分子的相互的作用产生光分解效应以及热效应。实验的结果表明,选择适当的激光能量密度,可以实现对霉菌的清洗而不会损伤宣纸基底。激光清洗技术可以安全有效地去除宣纸上的霉菌。

以菘蓝(Isatis indigotica)为实验材料,研究了He-Ne激光和增强UV-B辐射对菘蓝幼苗抗氧化系统的影响。结果表明:与对照相比,激光处理提高了SOD,CAT和 POD酶活性,降低了MDA含量,UV-B辐射降低了SOD,CAT和 POD酶活性,提高了MDA含量,而UV-B辐射后再进行激光辐照使上述参数得到了不同程度的恢复;与对照相比,激光、UV-B辐射和UV-B与激光复合辐射导致紫外吸收物提高,其效果依次为激光与UV-B作用>UV-B >激光。论文在此基础上讨论了其可能的形成机理。

为了获得高质量的激光等离子体光谱,以土壤样品为靶,实验研究了不同制备条件下的样品对激光诱导等离子体辐射的影响。结果表明,随着制备样品所用压强从8MPa到20MPa的增加,样品密度增大,等离子体的发射光谱强度和信背比都逐渐提高。当分别用100#、360#、600#砂纸处理样品表面后,发现600#砂纸打磨样品可以获得更高质量的激光光谱。所以,样品制备条件是影响激光光谱质量的重要因素之一。

探讨Q开关翠绿宝石激光治疗颧部色素增加性皮肤病的临床疗效。方法:采用Q开关翠绿宝石激光治疗颧部色素增加性皮肤病475例,其中雀斑218例经1~2次治疗,雀斑样痣31例经1~3次治疗,咖啡斑27例经1~5次治疗,颧部褐青色痣73例经1~5次治疗,太田痣126例经3~8次治疗。前三者治疗间隔2~3月,后两者治疗间隔4~6月。结果:雀斑和雀斑样痣痊愈率100%;咖啡斑痊愈率29.62%,有效率62.96%;颧部褐青色痣痊愈率60.27%,有效率90.41%;太田痣治痊愈50.79%,有效率84.12%。随访3~36月,无1例继发性瘢痕形成和永久性色素改变。结论:采用Q开关翠绿宝石激光治疗颧部色素增加性皮肤病临床疗效显著,安全可靠,是治疗色素增加性疾病的理想选择。

分析Ho:YAG激光治疗嵌甲的疗效及预后。方法: 2%利多卡因趾神经阻滞麻醉后以Ho:YAG激光灼除患侧甲板约3mm;然后灼除甲沟皮肤,局部增生的炎性肉芽组织,甲沟旁软组织,暴露并灼除嵌入甲板;灼除上述两范围内甲跟及相应的甲母质。 结果:139例患者中128例 期愈合,11例出现不同程度感染,多次换药及半导体激光外照射后痊愈。经3-20个月随访,134例效果良好,5例复发。 结论: Ho:YAG激光治疗嵌甲是一种安全有效的方法,创伤较小,治愈率高,值得推广。

青光眼是一种常见的不可逆的致盲性眼病。激光手术为其治疗增加了一条新的途径。目的:为了克服现阶段青光眼传统外科手术的一些弊端和验证CO₂激光巩膜切除联合虹膜切除术的有效性与安全性。材料和方法:用于CO₂激光巩膜切除联合虹膜切除的青光眼激光手术系统,40只成年新西兰大白兔。将40只兔按照随机数字表法分成5组。兔右眼行CO₂激光巩膜切除联合虹膜切除术,兔左眼行传统小梁切除术。结果:术后,激光组前房反应明显小于传统手术组,传统手术组的功能性滤过泡明显减少,术后7到60天,激光组和传统组间的平均眼压存在统计学差异(p<0.05),激光组在术后的并发症少。对于兔眼CO₂ 激光巩膜切除联合虹膜切除是安全、易实施且有效的手术方式。

对1.2mm厚5A06铝合金薄板激光填丝焊接接头组织与性能进行了研究。结果表明,激光焊接过程中填丝使接头显微组织相对粗大和硬度略有降低;同时,填丝淡化焊缝中心柱状晶相对生长所产生的结晶交界面,改善咬边、焊塌等成型不良缺陷,显著提高激光焊接头的拉伸性能,使接头抗拉强度提高10%左右,延伸率提高10%～30%;拉伸断口呈韧性断裂。同时推出填丝可以增加材料对激光的吸收率。

利用金相分析、维氏硬度、X射线衍射、室温和高温(600℃)静载拉伸等方法,对整体叶盘候选材料Ti60合金进行激光成形修复组织与性能的研究。研究发现:激光成形修复后,修复区与锻件基体形成致密的冶金结合,热影响区的组织从锻件的双态组织逐步过渡到激光修复区的魏氏组织。激光成形沉积态修复区的硬度高于锻件基体,热影响区的硬度处于两者之间,经过退火(650℃,2h/空冷),激光修复区硬度减小;激光修复结合面测试试样室温和600℃高温拉伸测试都断裂在锻件基体;不同修复体积(10%、20%、50%和80%)的试样室温和高温(600℃)强度高于锻造态,室温塑性比锻造态低,而高温塑性与锻造态相当。

利用光纤激光器对0.125mm厚的不锈钢薄板进行了精密切割实验。实验结果表明:激光切割质量主要与焦点位置、激光输出功率、激光切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体种类等因素有关;切缝宽度随激光功率、重复频率及脉冲宽度的增加而增加;缝面粗糙度随激光输出功率、重复频率及脉冲宽度的增加而减少;相比氧气,氮气作为辅助气体时,可获得更窄的切缝以及更光滑的缝面;在实验基础上,获得了缝宽窄、光滑、热影响区小的切缝。

通过激光淬火与等离子淬火在最佳工艺参数下的淬火效果、淬火层状态、显微组织及两种淬火方法的使用特点和应用范围进行比较分析,以便能更好的选用两种淬火方式。