在利用同轴送粉式激光沉积制造方法成形大型零件时, 扫描方式分为连续扫描和分区扫描, 而连续扫描会导致成形面上的温度梯度分布不均匀, 产生的热应力将引起成形体的挠曲变形, 甚至开裂,最终难以保证制件成形区的平整度。采用分区扫描方式是在矩形分区算法的基础之上进行改进, 提出了区间合并和区域排序的新算法, 对复杂切片轮廓进行矩形裁剪分区, 有效合并, 合理排序, 从而实现了一种有效减小热变形的分区扫描路径规划新方法。通过试验对比结果表明, 采用该算法的分区扫描路径填充的试验样件较采用连续扫描路径填充的试验样件挠曲变形量明显减小, 该方法有效提高了工件的成形质量。

针对现有表面熔覆方法所采用的单一热源特性调控范围窄, 熔覆效率低, 稀释率大, 裂纹倾向明显, 成本高等问题, 提出采用一种大光斑半导体激光与TIG电弧复合热源可调控的表面熔覆方法。以Q235为母材, 在建立的热源可调控试验系统上, 进行大光斑半导体激光热源、大光斑半导体激光与TIG复合热源表面熔覆Co06粉末工艺试验, 分析了不同热源及参数对于熔覆层形貌、宏观尺寸、稀释率等成形特征的影响规律。结果表明, 相比大光斑半导体激光熔覆, 大光斑半导体激光与电弧复合表面熔覆方法, 可以显著降低所需激光功率, 在减小激光热冲击作用的同时降低生产成本。70 A＋500 W复合熔覆层表面和剖面形貌, 与1 300～1 500 W大光斑半导体单激光的熔覆效果基本相似, 高宽比减小35%, 稀释率减小27%。通过对复合热源特性的调控, 可有效提高生产效率, 为高性能的表面熔覆提供一种新方法。

应用激光熔覆技术在65Mn钢表面制备铁基合金熔覆层, 采用正交试验法, 确定了熔覆层质量最佳的工艺参数组合。利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计考察了熔覆层的微观组织、物相组成和显微硬度, 并利用摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行了研究。结果表明, 熔覆层与基体有良好的冶金结合, 微观组织为树枝晶、柱状晶和胞状晶。熔覆层的显微硬度平均值为739 HV0.1, 是基体硬度的2.5倍。熔覆层摩擦系数在0.35～0.41之间, 摩擦系数小且稳定, 相同条件下, 熔覆层的磨损量是基体磨损量的1.0/2.6。与65Mn钢基体相比, 熔覆层具有更好的耐磨性。

激光增材制造技术是一种典型的快速成形技术, 运用高能激光束熔化金属粉末逐层堆积, 可直接成形复杂高性能金属零部件。采用激光增材制造技术沉积镁合金, 研究了Zr元素对镁合金的组织及性能的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计及XRD衍射仪对沉积试样进行相关分析。结果表明, 激光增材制造镁合金的晶粒粒径(约10 μm)比传统铸造法得到的晶粒(约500 μm)更为细小; 与此同时, 和传统铸造法相比, 增材制造试样的硬度也有明显的提高。在金属粉末中添加适量的Zr元素后, Zr在α-Mg结晶过程起到异质形核的作用使沉积试样晶粒得到进一步细化, 同时硬度也有提高达到70.0 HV。

使用司太立Deloro40镍基合金粉末进行激光增材制造制作成形件, 研究了在制造过程中产生裂纹的原因。首先介绍了国内外激光增材制造裂纹研究的现状, 分析Deloro 40镍基合金成形件激光增材制造层产生裂纹的原因, 归纳了激光增材制造层裂纹的表现形式, 总结了在制备过程中裂纹产生的原因, 并提出抑制裂纹产生的措施, 为防止裂纹的产生提供了理论和实践依据。

激光深熔焊接过程的稳定性与焊接时的金属蒸气动力学行为密切相关。采取特殊试验方法对高功率激光深熔焊接小孔内喷出的金属蒸气流力学特性进行研究, 观察分析了在金属蒸气流的推动作用下自由下落金属球的速度变化以及从小孔飞出的飞溅熔滴速度大小。结果得出, 激光深熔焊接过程中激光功率越大、离小孔开口处距离越小, 由小孔喷出的金属蒸气流的推力越大; 相同激光功率焊接时, 飞出小孔的飞溅具有的速度和动能远大于金属蒸气推动金属球获得的速度和动能增量, 揭示了飞溅在飞出小孔前已经获得较大动能。由此得出, 相比于小孔内高压蒸气流和流动的焊接熔池熔液的动力学作用, 从小孔喷出后的金属蒸气流的推动作用甚微。

以6.0 mm厚超高强度钢板为试验材料, 进行了CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas, MAG)电弧复合焊接试验。采用高速摄像系统观测熔滴形态的变化, 并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像, 通过试验深入研究激光功率对复合焊接过程中熔滴形态及受力状态的影响。研究表明, 激光的加入, 改变了熔滴形态尺寸和受力状态。随着激光功率的改变, 熔滴受力状态发生变化, 导致熔滴的半径随时间的上升而增加, 而熔滴脱落时的半径随激光功率的增加而先增加后减小; 激光功率对电磁收缩力影响显著, 在熔滴长大的初始时电磁收缩力方向为负, 当熔滴长大到一定程度之后, 电磁收缩力方向为正; 熔滴的过渡频率随激光功率的增加而先减小后增加。

对8.0 mm厚低合金高强钢采用激光-MAG复合焊接, 取5组不同比例保护气体(CO2+Ar), 研究焊接工艺特性, 对接头硬度、拉伸、弯曲、冲击性能进行分析, 并从断口特征方面对其断裂原因和机制进行研究。结果表明, 保护气体对工艺特性及硬度影响较大。焊接接头拉伸强度足够, 均在母材处拉断, 拉伸断口形貌为较为粗大的韧窝。正弯断口大多为细小韧窝, 背弯断口大多为粗大韧窝和部分解理面。焊缝区冲击功低于热影响区, 保护气体比例和冲击温度对接头冲击韧性影响较大。

以普通玻璃与可伐合金为实验材料, 利用先进制造技术激光透射焊接工艺对两者进行连接, 采用拉伸试验机、扫描电镜研究了焊接接头的微观结构和力学性能; 讨论玻璃与可伐合金激光连接机理。结果表明, 随着激光功率工艺参数的调节, 拉断力从9.7 N增加到62.8 N, 针对封接试样断裂失效、裂纹等问题, 发现焊接接头断口形貌对力学性能有很大的影响; 焊接接头微观形貌明显观察到新物质的形成。通过能谱分析得出连接两种材料的主要物质为铁硅化合物, 中间物质决定了两种材料的激光封接性。

采用激光刻蚀实现了BaTiO3薄膜上溅射Ag金属薄膜电极的图案化, 并对激光刻蚀功率、激光刻蚀线间距以及点间距对图案微槽深度、刻蚀边缘整齐度和对底层BaTiO3的影响进行了研究。结果表明, 图案刻蚀边缘整齐度随刻蚀功率先增大后减小, 激光刻蚀功率为12 W时达到最优值, 薄膜电极图案随刻蚀线间距以及点间距减小而刻蚀更加充分, 在刻蚀线间距以及点间距达到0.03 mm时可以获得具有理想刻蚀精度的图案, 且对BaTiO3薄膜未造成损伤, 为MLCC等薄膜电容器的低成本快速制备提供了一种新的思路。

通常金属试件表面零厚度光栅在800～1 000 ℃下就发生氧化和低固溶点金属的溢出, 导致试件表面的光栅被完全覆盖, 无法继续测量。本文通过特殊的物理方法处理, 使试件表面光栅重新显现, 从而获得1 200 ℃下清晰的干涉条纹, 成功测试该温度下单晶材料的弹性模量和泊松比。

高分子荧光复合材料作为一种白光LED器件用光致发光材料, 其光学性能的优劣直接影响到器件的性能参数。采用聚碳酸酯粉体、荧光材料、光扩散材料为原料, 利用高温熔融-热压的方法制备高分子荧光复合材料, 通过荧光分光光度计、荧光光谱仪对不同厚度条件下材料的发射强度、蓝绿光吸收、器件参数、荧光转换效率及不同驱动电流下的热学特性进行了测试分析和计算, 研究结果表明: 荧光复合材料的厚度与发射强度、荧光转换效率成反比, 与蓝绿光透射率成正比; 当荧光复合材料厚度为0.3 mm时, 所制备器件的光通量达到最高值363.8l m(@3.5 W/200 mA), 是一种适合实际应用的复合材料, 随着驱动电流的从额定200 mA增加到400 mA, 会导致LED的色温从5 408 K漂移到5 606 K, 虽然光通量增加, 但是光效由于非辐射复合几率增加和温度的升高逐渐降低, 超额电流的应用会降低材料的可靠性和使用寿命, 本文所研究的内容对于实际开发应用具有一定的参考意义。

静态无线网络传感器在设计过程中并未考虑到节点的移动性问题,导致目前的节点定位算法不能满足动态无线传感器网络定位的需求。针对传统动态传感器网络节点定位策略定位精度低、算法复杂、响应时间长等缺点, 在MCL的基础上引入了航位推算法, 提出了一种改进的自适应蒙特卡罗, 将Voronoi图和权值融合在MCL算法的粒子过滤阶段中以提高算法的定位精度。仿真分析说明, 在相同条件下, 与 MCL 算法相比, 改进后的MCL算法平均定位精度提高约50%, 即使采样粒子数目较少时也能保证较高的定位精度。

根据脉冲法测距原理, 采用功率激光器和PIN探测器设计了一种高速信号采集处理系统, 构建便携式激光测云仪系统。基于Cyclone iv FPGA定制了ADC控制接口配合复杂的系统时序完成高速数据采集存储与处理。将采集到的数据依据曲率分段, 利用快速小波除噪算法处理后, 与参考云层数据进行灰色关联分析。实验表明, 该设计系统集成度高, 测量结果一致性较好。

可调谐窄脉冲LD的工作温度稳定性对LD输出功率及波长稳定性的影响很大。为了实现LD驱动源的恒温控制, 采用半导体制冷器反馈式控制方法, 将热敏电阻与TEC相结合, 搭建由热沉、半导体制冷器及控制器和热敏电阻组成的恒温控制装置。通过对半导体制冷器工作原理的分析研究, 在TEC频率响应特性基础上, 选用MAX1978单片集成温度控制芯片控制热电致冷器的制冷热量, 加入PID温度补偿网络, 从而实现TEC的温度反馈式稳定控制。实验测试结果表明, 3 h连续工作下的温度能控制在±0.01 ℃, 1 A时的稳定度可达到1.487×10-4, 实现了对LD驱动源工作温度的精确控制, 从而保证LD波长的稳定输出。

卤素气体的消耗和激光介质纯度的降低是影响医用准分子激光器激光能量稳定性和激光介质使用寿命的主要因素。为提高激光能量稳定性和激光介质使用寿命, 在激光器供气系统上增加激光介质实时补给装置, 采取基于FPGA的控制系统将补给少量卤素气体和更换部分混合型激光介质等操作有效组合起来, 经仿真验证, 该控制系统能实现激光介质实时补给功能, 可有效提高激光能量稳定性和激光介质使用寿命, 且控制精度高, 操作方便, 扩展应用性强。

利用电磁波射线理论对透镜天线进行了分析, 基于扩展半球透镜与椭半球透镜的拟合, 设计了中心工作频率为1.6 THz的扩展半球透镜天线。该天线采用方形螺旋天线作为平面辐射体, 利用同轴线进行馈电, 增益约为15.0 dBi。研究了透镜半径、扩展距离和介质材料对天线性能的影响。在扩展半球透镜天线的基础上, 通过在天线上方放置扩展半球透镜、为扩展半球透镜添加匹配层对天线性能进行了改进。结果表明, 改进后的透镜天线增益达到17.0 dBi, 与扩展半球透镜天线相比, S11参数减少了11.65 dB, E面主瓣宽度降低了60°。透镜天线良好的增益特性和定向性能够很好地满足太赫兹通信系统的要求。

高Al＋Ti镍基高温合金由于具有良好的高温强度及耐腐蚀性能而被广泛应用于航空发动机的热端零部件, 然其服役环境恶劣, 在长期使用过程中极易发生损伤。激光增材修复技术因其可以实现对损伤构件复杂几何形状和力学性能的高效恢复, 已逐渐成为航空航天及民用燃机发动机热端部件修复的一条重要技术途径。不过, Al＋Ti含量高也意味着合金在激光作用过程中具有较高的开裂敏感性, 易于导致修复失效。系统地介绍了国内外具有代表性的激光增材制造/修复高Al＋Ti镍基高温合金过程中液化开裂的最新研究进展, 指出其目前存在的问题和今后主要的研究方向。

金属构件激光增材制造技术是三维打印技术研究的热点, 其比较成熟的制造工艺包括激光熔化沉积技术和激光选区熔化技术。轻合金以其优良的综合性能而广泛应用于航空航天、医疗等行业, 因此与其相关的激光增材制造技术已经成为国内外竞相开展的重要研究方向。在介绍以钛合金和铝合金等轻合金激光增材制造研究现状的基础上, 分析了其存在的主要问题, 并讨论了现阶段国内研究的部分热点及其发展趋势: 专用粉末研发、基础理论研究及高效、高性能构件制造等。

目的: 观察下关穴氦氖激光穴位照射模拟针刺治疗慢性每日头痛的有效性和比较该疗法与红光照射作为安慰剂对照之间存在的差异性。方法: 以氦氖激光穴位照射模拟针刺和红光照射作为安慰剂对照进行比较, 选取下关穴治疗慢性每日头痛, 开展随机、对照、双盲的临床研究。采用头痛日记与中医证候疗效评分判定疗效。结果: 受试者在激光照射组治疗4周后与治疗前比较, 在发作次数、疼痛程度方面均有显著改善(P＜0.05), 与红光照射组同期相应指标比较均存在统计学差异(P＜0.05)。受试者治疗后中医症候疗效评分均呈不同下降, 主症评分相当, 次症评分激光照射组优于红光对照组, 存在统计学差异性(P＜0.05)。结论: 与红光照射作为安慰剂对照相比, 下关穴氦氖激光穴位照射模拟针刺治疗慢性每日头痛确有一定疗效。

探究了多点扫描激光技术在糖尿病导致的视网膜病变病临床疗效。将60例患者120只眼睛分成了对比和实验组进行分析, 每组随机的都为30例患者60只眼睛。对比组通过传统的单点激光治疗方式, 曝光时间采用0.3 s, 实验组分成2组, 通过多点扫描激光治疗方式, 曝光时间分别采用0.03和0.06 s。对患者采用30, 100 d和200 d复查1次的办法观察疗效。疗效结果推断得出显著降低曝光时间(10倍以上)的多点扫描激光对视网膜损害更小, 带来的并发症几率更小。实验组的视力能够比对照组提高2.0左右, 新生血管荧光素的平均渗漏面积有效比例也有了15%以上的提高。研究结果可以推断多点扫描激光在全视网膜光凝治疗中一种有意义能够改善糖尿病性导致的视力衰退问题, 是一种值得临床推广的方法。

目的: 快速鉴别依巴斯汀是否发生光变质或过期变质。方法: 运用激光拉曼光谱分别检测未变质、被激光和太阳光照射、以及过期的依巴斯汀, 分析并利用依巴斯汀在100～2 000 cm-1光谱范围内的变化来快速鉴别其是否发生了光照变质或过期变质。结果: 无论是光照后的依巴斯汀还是过期的依巴斯汀, 其拉曼光谱变化都非常明显。结论: 利用拉曼光谱可以快速鉴别出依巴斯汀是否光变质或过期。

近年来,5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acid, ALA)介导的光动力学疗法(photodynamic therapy, PDT) 已经广泛用于尖锐湿疣、人乳头瘤病毒(human papilloma virus, HPV)感染性皮肤病、非黑素瘤型皮肤癌及癌前病变、中重度痤疮、皮肤光老化等多种皮肤疾病, 并且取得良好疗效, 有安全性、低复发性、选择性、有效性、可重复性、灵活实用性、微创性等优点。ALA-PDT在光敏剂、光源的改进、优化治疗参数的促进下, 在皮肤科领域有很大的应用前景。现在将近年国内外ALA光动力学疗法在皮肤病中的研究及临床应用进展, 进行分析和总结, 为临床医生的合理使用及治疗的选择上提供依据。