设计了一种采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现被动锁模的激光器,该激光器中只有单根的全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF)。在1 μm波段,该光纤具有负的群速度色散(GVD),因此腔内激光增益和负的GVD同时由该光纤提供。激光腔内非线性效应与仅由AS-Yb-PBGF提供的负GVD平衡作用可使激光器实现孤子运转。用分步傅里叶方法数值模拟了其孤子运转的动力学过程,该系统中初始的噪声信号经过数百次循环就可以得到稳定的孤子运转。输出脉冲能量为135 pJ,脉冲宽度为125 fs,时间带宽乘积为0.33,接近傅里叶变换极限的脉冲,脉冲重复频率可达500 MHz。系统地研究了整个激光器中孤子脉冲演变的动力学过程。

利用非线性方法可以得到级联掺磷拉曼光纤激光器的二阶近似解。将描述抽运光和斯托克斯(Stokes)光沿光纤分布的微分方程组简化成代数方程组,在此基础上对抽运光采用二阶非线性近似得到了不同输入抽运功率情况下的近似解,并求出了在二阶非线性近似下的一级Stokes光和二级Stokes光的阈值表达式。利用得到的二阶近似解同一般的数值解法作比较,结果表明两者吻合得很好。一方面,对于双波长输出的级联掺磷拉曼光纤激光器,二阶方法比线性方法更加精确,更接近于一般的数值解; 另一方面,该方法有效提高了数值运算速度,优于一般的数值方法。

提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器。该激光器采用线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,利用980 nm抽运的掺铒光纤(EDF)作为增益介质,并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转; 同时利用1×N光开关和N个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现N个输出波长的可开关功能。在90 mW的抽运功率下,获得了-0.5 dBm峰值功率,3.6 kHz线宽的单纵模激光输出; 输出光的波长在控制电压的作用下可在1574.6 nm,1579.7 nm,1584.8 nm和1589.9 nm四个波长之间任意选择。

研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性。采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W,重复频率5～50 kHz。产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7 μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200 ℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出。实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW; 中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40 μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%。

建立了激光谐振腔往返传输矩阵,通过求解往返传输矩阵的特征值与特征向量,获得了激光谐振腔模式特征。该方法可以用于快速计算同阶贝塞耳函数的所有谐振腔模式和衍射损耗,其结果与Fox-Li数值迭代方式计算结果完全一致。分别就对称谐振腔往返传输矩阵的A2与单程传输矩阵A的特征值及特征向量之间的关系和物理意义,以及非对称谐振腔往返传输矩阵AB与BA的特征值及特征向量之间关系和物理意义进行了分析和讨论,建立了数学表达式,并可以通过改变传输矩阵来提高计算效率。分析了对称共焦腔离散单元数量对光腔模式计算结果的影响,建立了最佳离散单元数量与谐振腔镜片半径的关系表达式,并实现了大菲涅耳系数共焦腔模式的计算。

被动调Q激光器的输出抖动一般较大,为了降低这一输出时间抖动,同时实现激光器的小型化,可以根据增益开关工作原理,利用电源控制抽运功率密度变化,实现被动调Q情况下的增益开关。根据这一原理研制了环形激光二极管(LD)抽运增益开关调Q激光器。这种新型被动调Q激光器的输出能量为30 mJ,输出脉冲宽度约16 ns。实验中将传统的两套抽运源减少为一套,通过控制电源波形直接形成抽运功率的增益台阶脉冲,减少了影响时间跳动的因素。多发次统计测量结果表明,激光脉冲与电源输出外触发信号的时间抖动小于1 μs。根据测量的抽运预脉冲功率稳定性和阶跃脉冲的瞬时抽运功率计算的输出抖动与实验结果基本相符。

角抽运能够避免使用抽运光高透激光高反的双色镜,并且对于低掺杂浓度的激光晶体仍然具有可以接受的吸收效率,因此该抽运方案适合辐射平衡激光器(RBL)较为苛刻的抽运要求。为确保抽运光不会从增益介质的角边泄漏,对角抽运方案中的晶体宽度给出了进一步的优化公式。在992.8 nm抽运光波长下,针对用于辐射平衡激光器的掺杂原子数分数为5%的Yb:KGW激光晶体,利用光线追迹法分别对不使用和使用高温熔合技术的两种角抽运设计方案进行了数值模拟计算。根据抽运吸收效率和均匀性等设计要求,两种角抽运方案中最佳入射角度均为45°,最佳抽运全反射次数值均为1,但是使用高温熔合技术比不使用该技术会使抽运效率提高约20%。

研究了激光染料若丹明6G(R6G)在乙基氰乙基纤维素[(E-CE)C]/丙烯酸(AA)胆甾型液晶溶液中的随机激光行为。发现在没有添加任何固体散射粒子的情况下,在(E-CE)C/AA/R6G溶液中观察到多个分离激光峰,最小半峰全宽(FWHM)为0.3 nm,表现出相干反馈行为。这种相干反馈激光行为的形成可能与液晶溶液中胆甾型微区的选择性反射和其折光指数各向异性密切相关。

在超短脉冲激光系统中,像差的存在会使焦斑能量集中度降低。为了克服系统中像差的影响,提高系统最终功率密度,分析了系统中像差的来源,并利用光线追迹方法模拟了系统光路,计算了全系统的像差,提出并设计了双分离透镜作为末级空间滤波器输出透镜进行全系统像差的补偿。实验表明,利用所设计的双分离透镜,可以有效地补偿系统色差和球差,使系统输出焦斑半径从未补偿前的8.6 μm缩小为5.7 μm,而系统的聚焦功率密度提高了8倍,改善了装置性能。

测定了激光烧蚀Co等离子体中Co原子389.408 nm发射谱线的时间空间分辨发射光谱。由发射光谱线的强度和斯塔克(Stark)展宽计算了等离子体电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体中电子密度的时间空间演化特性。实验结果表明,当延时在100～1000 ns变化时,等离子体中的电子密度变化范围为0.02×1017～0.73×1017 cm-3,在沿激光束方向上,当距离靶表面0～1.8 mm范围内变化时,相应的电子密度ne范围为0.3×1017～0.8×1017 cm-3,等离子体电子密度在激光束方向上具有很好的对称性。

基于飞秒激光脉冲在焦点区域的成形特征和速率方程,通过对自由电子密度速率方程中电子扩散速率和雪崩速率的修正,提出了适用于飞秒激光脉冲诱导水光学击穿的椭球体(ETS)模型。采用四阶朗格-库塔(Runge-Kutta)方法对该模型进行了脉宽为100 fs和300 fs情况下的数值模似。得到了光学击穿阈值以及击穿区域内不同时刻的电子分布,并且预测了焦点区域内不同位置处自由电子随时间的变化趋势。结果表明,用ETS模型计算出的水的击穿阈值较传统模型更好地与实验结果吻合。

Cr2+:ZnSe具有很宽的吸收带和发射带,是中红外波段优秀的可调谐激光材料。从吸收光谱、发射光谱以及角度调谐输出对Cr2+:ZnSe晶体的激光输出性能进行了研究。采用真空高温扩散法制备Cr2+:ZnSe晶体,获得了高浓度的Cr2+离子掺杂的厚1.7 mm,直径10 mm的薄片ZnSe晶体。使用中心波长2.05 μm,最大输出功率8 W的Tm离子掺杂的光纤激光器抽运,使用平凹腔结构搭建谐振腔,获得了最大平均功率1.034 W,中心波长2.367 μm,线宽10 nm的连续激光输出。利用角度调谐的方法,对Cr:ZnSe晶体的调谐性能进行了研究,在100 nm范围内获得了调谐输出。

强激光发射装置和光电跟踪系统中,光学器件多,光路复杂,光学机械零件位置的相对移动会使光轴平行度偏离,为此提出一种共光路自动对准系统。基于对准原理,利用激光发射光路, 建立上、下行基准光束,使之分别与系统轴系、出射激光平行,并且通过自准直CCD测角仪测出上、下行光路的角偏差值,控制信号驱动快速控制反射镜,使快速控制反射镜两轴转动到角偏差为零值,实现发射激光与一级扩束系统对准及一级扩束系统与跟瞄系统之间的精密自动对准。实验结果表明,对准后的光轴平行度为5.21″,快速控制反射镜的闭环精度不大于5″。

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,通过MATLAB仿真分析,研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,得出粒子转动频率与激光功率成正比。利用光镊装置,采用波长为632.8 nm的He-Ne激光器,在不同的激光功率下实现对不同半径双折射粒子的旋转,测量了光致旋转的转动频率,最高转速可达5 r/s,并得出了不同粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,实验结果和理论分析基本一致。分析了产生误差的原因,其中载波片底面的摩擦影响最大。

应用惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象。数值计算结果表明,厄米-余弦-高斯光束通过有像散透镜的光学系统,在像散参数和光束菲涅耳数一定时,改变光学系统几何参数δ(即光束入射面到透镜的距离与透镜焦距之比),不仅在δ=1.0时发生通常所说的焦开关现象,而且在δ≠1.0时的其他位置也可以产生焦开关现象, 即焦开关现象不仅可以在几何焦点处产生,也可以在几何焦点右侧或左侧产生。讨论了光束参数对焦开关的产生及其位置的影响; 分析研究了在给定光束参数和光束菲涅耳数条件下,光学系统几何参数δ取不同值时,厄米-余弦-高斯光束通过像散透镜后的相对焦移随像散参数的变化规律。结果表明,可以通过改变光束参数和像散参数来控制焦开关发生的位置和产生焦开关的次数。

基于耦合非线性薛定谔方程(NLSE),利用分裂步长傅里叶方法(SSFM),研究了具有高阶耦合色散系数时,双芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性。模型中,一阶耦合色散系数的存在类似于群速度失配,二阶耦合色散系数类似于群速度色散,并且会对另一个纤芯中的信号产生线性互调制。研究表明当一阶耦合色散系数较小时,光脉冲仍能在二纤芯之间周期性耦合传输,并且表现出良好的开关特性,当一阶耦合色散系数增大时,脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性遭到破坏,光脉冲在传输中发生分裂; 二阶耦合色散系数使耦合器的耦合长度减短,开关阈值功率增加,开关特性也变得更加陡峭。

采用3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统(FBGLS)的波长解调结果依赖于3×3耦合器的物理特性,解调结果会因3×3耦合器三路输出的直流项、干涉条纹可见度和相位差参数的不稳定而发生一定程度的失真。理论推导给出了标定参数的方法并实现了计算机编程,能够在较大信号时实时给出标定结果,同时给出了相应的解调方案。计算机模拟发现采用上述方法消除了由3×3耦合器三路输出的参数不稳定带来的谐波,实验中解调结果的对比表明该方法带来一定程度的改善,和标准参考传感器测量结果有很高的相关性,此外基于该解调方案的光纤光栅激光传感系统具有较高的分辨率、动态范围和线性度。

将纳米技术应用于光纤技术,通过改进的化学气相沉积法(MCVD),制成了一种新型的掺半导体纳米InP微粒的新结构光纤。经测试,该光纤中掺杂InP质量分数约为0.1%,且具有良好的波导通光性能。根据扫描电镜(SEM)下观察到的光纤截面微结构形貌,通过有限元法(FEM)进行数值分析,得到该光纤的有效截面面积约为10.01 μm2,从而进一步得到该光纤的非线性系数约为10.53 W-1·km-1。证实了此种光纤较普通光纤具有较高的非线性。

运用传输矩阵法对三包层级联长周期光纤光栅(LPFG)的传输谱特性进行分析,讨论了级联处光纤的长度、位置以及薄膜参数等对级联光栅传输谱的影响,并对级联长周期光栅和相移长周期光栅的传输谱进行了比较。结果表明两者传输谱在级联光纤长度较小或级联位置靠近光栅两端时具有较强的一致性; 而在级联处光纤较长并且级联位置在中间时,两者表现出截然不同的特性,这一点和两包层级联光栅一致。另外,薄膜参数可以更灵活地调节传输谱衰减峰位置和峰值损耗的大小。

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光,在双掺杂LiNbO3:Ce:Cu晶体中实现了全息图像的双色记录和无损读出。探讨了双色存储全息图的图像保真度,采用信噪比(SNR)损失描述双色固定过程对全息图像的像质影响。利用角度寻址器件,采用等时曝光时序,实现了50幅全息图像的双色复用记录和固定,并对其噪声的特点进行了初步分析。结果表明,固定后50幅全息图像的信噪比损失平均值为1.14; 50幅全息图像的衍射效率基本相等,平均衍射效率达7.64×10-6。

提出采用能量透射率较大、频谱旁瓣峰值和旁瓣衰减斜率较小的Tukey窗对粒子场数字全息图进行切趾处理。分析了在焦位置测量和Tukey窗切趾粒子场数字全息图的原理。实验记录了附着于玻璃板表面的微小单层粒子场的数字全息图,采用Tukey窗对其切趾后进行数值再现。实验结果表明,全息图切趾后的再现像中已不存在黑白相间的干涉条纹,衬比度增强,再现粒子像更清晰,处于边缘区域的再现粒子像几乎被切趾孔径所淹没; 随着窗函数切趾参量的逐渐增大,可更准确地确定单层粒子场的在焦位置,提高粒子场在焦位置的测量精度。

提出一种获取平面光学元件光圈数的方法。通过确定一幅干涉条纹图像中三块测试区域及相应的搜索区域,寻找条纹弯曲量的平均值和相应条纹间距的平均值,根据测试区域对应的权重系数,得到被测平面光学元件光圈数的最佳估计值。通过测量标准光圈并比较目视判读结果,得到最大相对误差为5%。实验结果表明,该方法提高了处理干涉条纹图像的适应性,并可替代人工目视判读干涉条纹图像。

为研究空间光强分布不均匀对二阶单次自相关脉宽测量的影响,分析了二阶单次自相关测量脉宽的原理,重点讨论了周期性调制和局部暗区/强区对脉宽测量的影响,用数值模拟的方法分析了不同调制形式以及不同调制度可能引起的测量误差,并进行了初步的实验验证。结果表明,当近场空间光强分布有周期性条纹状调制时,在一定范围内条纹越稀疏,调制度越大,CCD的测量值偏差越大; 当近场有局部暗区(强区)调制时,在暗区宽度不大的前提下,暗区宽度越宽或强区宽度越窄,调制度越大, CCD的测量值偏差越大。

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术。通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析。利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度。对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性。

建立了一套高灵敏度调谐式连续波腔衰荡光谱测量系统,该系统以分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,利用其电流调制及调谐的特征进行衰荡和腔损耗谱测量,系统重复测量精度约为0.65×10-6。对实验中出现的标准具效应进行了实验和理论分析,证实了这种效应来自衰荡腔的外部弱反射,并通过分析找出了系统中主要的反射面源。提出了标准具效应的软、硬件消除方法,实验结果表明,软件处理中数据拟合的标准误差约为0.4×10-6,硬件改进后腔损耗谱振荡起伏标准差由原来的9.2068×10-6减少为0.4561×10-6。

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时,气体参量改变将导致线宽变化,从而影响二次谐波信号峰值的大小。针对于Lorentz线型,给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法。在10 cm的吸收池内利用1578.22 nm处的吸收谱线对CO2进行了测量,在不同调制幅度下验证了不同工况中线宽对二次谐波信号的影响。结果表明,利用二次谐波峰谷比值确定调制系数进行修正可有效地减小由于工况改变时线宽变化对测量带来的影响,当压力由1.0×105Pa变化至1.5×105Pa时,修正前后的测量相对误差分别为34.3%与1.8%; 当气体体积分数在20%～100%变化时,修正前后的平均误差分别为12.8%与1.8%。

从理论上详细探讨了基质激光玻璃与包边玻璃的折射率匹配与剩余反射率的关系,并从实验上验证了折射率匹配越好,吸收系数与包边玻璃厚度的乘积越大,则剩余反射率越低,从而对激光放大器中寄生振荡的抑制越好,增益也就越高。

基于双曲双温两步热传导模型,利用具有人工粘性和自适应步长的有限差分算法,对超短脉冲激光辐照金膜时的温度场进行了一维数值模拟计算。讨论了不同能量密度和脉冲宽度条件下金膜表面温度场的分布情况; 分析了电子-晶格耦合系数对薄膜体内温度场的变化规律及电子-晶格耦合至热平衡所需时间的影响。结果表明, 激光脉冲的能量密度和脉冲宽度对电子温度的峰值有重大影响; 电子-晶格的耦合系数决定了二者的温升速率和耦合时间; 电子温度及电子温度的梯度在接近表面区域迅速达到最大值,与之相应的热电子崩力是造成金属薄膜早期力学损伤的主要原因。

介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法,选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的SiO2和HfO2,对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究。采用比例积分微分（PID）闭环反馈控制,通过Ziegler-Nichols工程经验公式进行原始参量整定,并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理,速率控制的实验结果表明,采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进,能获得良好的速率控制。针对速率控制中存在的难点问题进行了分析,并提出改进措施：将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制。

采用电子束蒸发(EBE)和离子束溅射(IBS)制备了不同的Ta2O5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理。研究了制备的Ta2O5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量。结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子束溅射的薄膜的光学性能。电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大。退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高。退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子束蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值。

采用有氧热处理、激光预处理和离子后处理三种方式对电子束蒸发(EBE)制备的单层ZrO2薄膜进行了后处理,并分别对样品的光学性能和抗激光损伤阈值(LIDT)特性进行了研究。实验结果表明,热处理方式可以有效排除膜层内吸附的水气,弥补薄膜制备过程中的氧损失,使得光谱短移、吸收减小、损伤阈值增高; 激光预处理过程可以在一定程度上减少缺陷、提高损伤阈值,但对膜层的光谱和吸收情况没有明显的改善作用; 而离子后处理能够提高膜层的堆积密度、减少缺陷、降低吸收从而提高损伤阈值。由于三种方式处理机制不同,在实际应用中应根据膜层的性能选择合适的处理方式。

采用电荷耦合器件(CCD)高温检测技术,检测了送粉同步式和预置式两种不同工艺下Ni基合金激光熔覆熔池,得到了其在不同功率下的熔池形貌、尺寸和温度场分布。结果表明,当激光功率低于1100 W时,合金粉末熔化不均匀,熔池形貌不规则; 当激光功率达到1300 W时,熔池形貌近似椭圆形分布,比较规则平滑,x,y方向尺寸分别为2.8 mm,2.7 mm,平均温度为1800 K,其形貌和尺寸趋于稳定; 当激光功率继续增加时,熔池形貌基本不变,但平均温度增加,由于高温热传导熔化,熔池尺寸会有少量增加。

为了获得性能优良的镀层,在Fe-C合金表面制备了均匀的化学镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理镀层表面,利用透射电子显微镜(TEM)观察了沉积Al2O3粒子的微观形貌,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,用X射线能谱仪(EDS)对处理前后的镀层进行了元素分析,用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,测试了处理前后镀层物相的变化,用微观硬度仪测量了激光处理后截面的硬度分布。结果表明,激光处理后,强化层表面平整光滑,与基体形成冶金结合,成分均匀,组织细密; 处理层物相明显从镀态的非晶态向晶态转变,出现了Ni3P和其他一些非平衡强化相。截面处理层由表及里可分为四层：激光作用层、过渡层、热影响区(HAZ)以及基体。纳米Al2O3颗粒均匀分布在过渡区,激光处理层显微硬度约提高3倍,这主要是由于Al2O3颗粒的弥散强化作用以及生成新的强化相磷化物所致。

针对目前军用飞机铝合金结构损伤抢修及日常维修技术存在的弊端,提出采用激光焊接技术修复损伤的2A12结构件; 研究了自制的Al-5Mg-0.3Sc与2A12的激光对焊; 通过金相显微镜、扫描电镜等研究了焊缝及基体金相组织、抗拉强度等性能及焊接试样与2A12铆接试样抗拉强度。研究表明,Al-5Mg-0.3Sc合金与2A12合金激光对焊焊缝晶粒明显细化,抗拉强度与2A12板材的铆接强度相当,Al-5Mg-0.3Sc板材与2A12板材的激光对焊焊接结构可以替代传统的2A12板材的铆接修理结构。

采用拉曼光谱作为分析手段,以近红外激光785 nm波长激发,获得了真、假一百元人民币在固定人像水印、全息开窗安全线、隐形面额数字和光变油墨数字等处的谱图。发现真币与假币的谱图有明显差别,而且不同来源的假币的拉曼光谱也存在着可分辨的差异。研究表明,利用拉曼光谱的分子指纹和微区分析能力,不仅对伪造、变造人民币的识别有重要价值,而且可以分辨不同来源的假币。

分析了现有金属激光立体成形(MLSF)切片算法,提出了一种基于STL模型动态拓扑重构的快速切片算法。根据STL模型中三角面片的几何信息和切片厚度,通过建立分组矩阵,减小了三角面片遍历的次数; 通过构建三角面片之间的局部动态拓扑关系,减小了切片平面与三角面片的求交计算次数; 并根据切片过程中大部分三角面片的毗邻关系不发生改变这一事实,提出了动态拓扑重构的算法,减小了切片过程中三角面片毗邻关系的查找次数,从而提高了切片算法的整体效率。在该算法的基础上,使用Visual C++和OpenGL开发了金属激光立体成形软件系统。

根据声弹性原理提出了一种新的测量材料表面焊接应力的激光超声方法。利用Nd:YAG脉冲激光在材料表面激发高频率超声瑞利波,采用非线性激光干涉仪对检测焊接应力的超声瑞利波进行探测。探测点的位置保持不变,通过激发源的扫描来改变激发源和探测点之间的距离,干涉仪探测到一系列超声脉冲波形信号。采用波形相关技术计算相邻超声瑞利波的传播时间延迟,得出瑞利波的传播速度,进而根据声弹性理论计算出相应的应力值。通过激光源在焊缝附近的扫描,得到焊缝周围的应力分布。测量了铝焊接平板表面的残余应力,得到了样品表面的焊接应力分布。实验结果表明,这种方法可以实现样品表面焊接应力的快速扫描测量,使其在材料表面焊接应力分布无损检测领域具有一定的应用价值。

基于人工神经网络(ANN)技术,采用MATLAB作为开发平台,建立了激光熔覆参数与熔覆层特征及性能之间的关系模型。模型以激光功率、扫描速度、光斑直径、涂层成分配比作为输入参数,以熔覆层硬度、熔覆层宽度和高度作为输出参数,对熔覆层的特征与性能进行了预测。结果表明,该模型的平均误差较小,网络训练后检验精度较高,具有较好的预测能力。该模型能够用于预测铝合金表面激光熔覆层的特征与性能。

采用输出功率8 W的355 nm Nd:YVO4紫外激光器和50 W的1064 nm Nd:YAG激光器对覆铜板(CCL)和柔性线路板(FPC)进行了刻蚀实验,研究了激光功率密度、重复频率、扫描速度和单脉冲能量等加工工艺参数对刻蚀质量的影响。实验结果表明,由于铜和聚合物材料对紫外激光有更高的吸收率,紫外波段的激光只需要较低的能量就可以将表面铜层刻蚀完全,并且引起的热作用也较小。相反,红外激光加工最大的优势就是对环氧树脂和聚酰亚胺基板的破坏较小,从而适合于表面铜层的去除加工。与此同时,355 nm紫外激光器由于能快速轻易地将厚聚合物基板分离,更适合于印刷线路板(PCB)的切割成型加工。

探索了选区激光烧结(SLS)技术制作鼻赝复体蜡模型的可行性。通过结构光扫描、计算机辅助设计(CAD)制作患者的鼻赝复体数字化模型; 应用特定工艺参数进行选区激光烧结,制作出鼻赝复体蜡型。经测量评价加工精度及临床试戴,蜡型具有良好的外形和精度,达到了临床应用的制作要求。将蜡型翻制成最终的硅橡胶赝复体,获得了满意的临床效果。该技术与临床常规方法相比,节约了时间和材料,简化了工艺步骤,实现了数字化、无模化制作,为颌面赝复体自动化加工制作开辟了一种新的方法。