四路激光跟踪三维坐标测量系统的测量精度在很大程度上取决于四路干涉仪的布局.系统地研究了四路激光跟踪三维坐标测量系统的布局优化问题,以被测点的位置几何精度衰减因子(PDOP)最小为目标进行优化,得到了三种系统最佳测量布局.考虑到系统自标定对布局的要求以及目标靶镜接收角范围的限制,得到了一种具有实用价值的系统最佳布局.

研究了系统最佳布局下的最佳测量区域问题,给出了几何精度衰减因子PDOP在三维空间内的变化规律.通过计算机仿真研究了最佳测量布局对系统自标定的影响规律,指出最佳测量布局中的标称配置对系统自标定精度的影响最小,同时这种布局有着最小的几何精度衰减因子.

对光纤光栅在应力作用下光栅的中心波长、带宽、时延进行了研究,实验中发现光栅的中心波长、带宽随应力改变而呈线性变化,时延的线性度在光栅拉伸时变得更好,时延纹波减小,补偿量减小,光栅的反射率也减小.

将均匀周期光纤布拉格光栅斜向粘贴于矩形悬臂梁的侧面,通过调节弹性梁自由端的位移,使其产生啁啾,利用光纤光栅的啁啾效应,实现了温度不敏感的位移传感.由于传感量为光纤光栅的带宽,有效地解决了温度交叉敏感问题,在位移传感实验中获得了很好的线性响应度.

有机非线性光学材料多年来一直受到关注,粉末二次谐波(SHG)法是研究这类新型材料的一个主要手段, 它可以迅速、简洁地对某一种合成路线是否值得继续进行作出初步判断.但是人们对于这种方法的实验细节却一直没有太多研究,这里对反射光强的角分布,及其与入射角、粉末颗粒大小的关系,进行较细致的研究,验证了多年来一直使用的以60°入射而在反射角上测量实验装置的正确性,但是当样品颗粒差异较大的时候,应该采用小角度探测方式,这样可减小颗粒效应.

研究了二氧化碳激光在吸收膜-金属表面的吸收问题,通过研究电磁学、光学常数和表面吸收率的关系,总结出在金属材料表面提高吸收率的表面膜材料的选择原则和有关最佳材料范围.

布拉格修正公式可以用于计算基底是平面的软X射线多层膜周期厚度,但对于基底是曲面的多层膜,小角X射线衍射峰角度常常发生漂移,用该公式计算的周期厚度就与实际周期厚度不一致.分析了衍射峰角度位置漂移现象,对以布拉格公式为基础的多层膜周期厚度计算公式进行了修正,实验结果显示,利用修正公式获得的多层膜周期厚度比较接近多层膜实际周期厚度.

高功率CO2激光送粉熔覆Stellite 和NiCrSiB合金对比实验表明:NiCrSiB合金激光熔覆具有很大的裂纹倾向,NiCrSiB+50%Ni不出现裂纹,前者微观组织特征为少量的韧性相和大量不规则杂乱分布的粗大硬质相,后者为典型枝晶结构.Stellite 6 合金激光熔覆不出现裂纹,Stellite 6+18%以上WC出现裂纹,前者微观组织特征为先共晶枝晶和枝晶间共晶,后者枝晶间共晶增多、共晶内碳化物析出物增多并出现多种复杂形状的碳化物无规沉淀析出.激光熔覆层裂纹形成的根本原因是由于熔覆过程产生的很大拉应力,裂纹形成的主导原因是由于激光熔覆层本身的韧性太低而脆性太大,难以承受大的拉应力.降低裂纹倾向的思路是改变熔覆层内强化相的形态,使其以颗粒形式均匀弥散地析出,同时使强化相颗粒由底部至表面呈梯度分布.

分析了固体含能材料光吸收性的特点,采用了既利于材料吸收又便于普通光纤传输的大功率固体Nd3+:YAG激光器,对各种含能材料进行了激光点火性能的试验研究,成功测得了各种含能材料的点火过程曲线,并对影响含能材料激光点火性能的各种因素(激光能量、脉冲持续时间、不同药粒等)进行了实验分析.结果表明,不同含能材料的激光点火性能存在较大的差异,这不仅与激光特性有关,而且与含能材料的热物性有着密切的关系.这必将为含能材料激光点火系统的设计提供参考和依据.

用不同的实验方法研究了约束层的厚度和弹性与激光冲击强化效果和变形量的关系,进而说明约束层本身的刚性对激光诱导冲击波的影响.实验表明,采用一定厚度的约束层,既能有效利用激光能量,又能获得较大的激光冲击波峰压;一定刚性的约束层比弹性约束层更能有效提高激光冲击波的峰压,从而能得到更好的激光冲击效果.

采用激光快速成型技术制备了316L不锈钢零件,研究了激光功率对激光快速成型不锈钢零件组织、性能的影响.研究结果表明,激光功率≤900 W条件下,所成型的不锈钢薄壁墙的组织为枝晶组织,当激光功率升高到1150 W时,枝晶组织变得更短.机械性能测试结果显示,在各激光功率下制备的不锈钢薄壁墙的机械性能均可满足实际使用要求.

采用大功率CO2快轴流激光器进行了Ti-7Al-2Zr-2Mo-2V的激光弯曲成形,研究了累积线能量密度对钛合金显微组织和维氏硬度的影响.提出了累积能量密度门槛值的概念,累积线能量密度高于门槛值时,累积线能量密度对钛合金显微组织和显微硬度有影响,低于门槛值时没有影响.随着累积线能量密度的增加,HAZ尺寸呈二次曲线增加.

报告了CO2激光和Er:YAG激光在心肌组织上进行打孔的实验结果.给出了三条实验曲线:输出功率为100 W时,CO2激光心肌打孔的孔深和打孔时间的关系曲线;打孔时间为0.3 s时,CO2激光心肌打孔的孔深和输出功率的关系曲线;脉冲能量为500 mJ时,Er:YAG激光心肌打孔的孔深和脉冲数的关系曲线.并对实验结果进行了分析研究,为激光心肌血管重建术的临床应用提供了一个参考.

采用国产1 W的InGaAs激光二极管(LD),掺杂浓度为10 at.-%的Yb:YAG微晶片(φ5 mm×0.6 mm),室温下获得了输出功率91.5 mW,波长1.049 μm的基模激光连续输出,光束质量M2≤1.14,斜率效率为30%.在晶体制冷情况下,获得了111 mW的激光输出,斜率效率达40%.

以波分复用器(WDM),光纤光栅和自行研制的掺Yb3+单模光纤,采用新颖的全光纤连接方案,实现了1060 nm窄线宽、线形腔激光器的成功运转.对不同长度掺镱光纤(YDF)所构成的激光器进行了实验研究,发现9 m为最佳长度.入纤抽运阈值功率约为30 mW,当入纤功率达到最大值42.8 mW时,得到最大激光输出8.8 mW,半宽<0.5 nm,相对于入纤抽运功率的斜率效率为70.4%.

采用Nd:YA G激光倍频后剩余的1.064 μm基频光抽运非临界相位匹配KTP光参量振荡器(OPO),产生的1.57 μm激光作为种籽光注入到Nd:YAG 532 nm倍频激光抽运的非谐振双晶体走离补偿的KTP OPO谐振腔中,使得OPO阈值降低30%,能量转换效率提高5%.

报道了一种新型的对绿光敏感的光致聚合物材料.该材料以丙烯酰胺为单体,由光引发剂、共引发剂、成膜物等组成.本材料记录的全息图衍射效率可达50%以上,对材料中染料浓度的优化实验发现其有一个最佳值.在光聚物介质上能够记录信噪比较高的图像.说明该材料适合于大容量体全息存储.

推导了光聚物全息存储布拉格偏移与记录角度的关系公式,数值计算的结果与实验符合很好. 结果表明,光聚物全息存储的布拉格偏移与记录角度有比较大的关系,对于倾斜光栅,记录过程中参物光夹角越小,布拉格偏移越大.该结果对光聚物高密度全息存储器光路的设计有参考意义.

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795 nm,脉宽105 fs,重复频率10 Hz,单脉冲能量50 mJ),获得氙气中5～17次(40～160 nm)谐波的软X射线激光辐射.实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降 ,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系.

契伯格-萨克斯顿(GS)方法在反演相位时,其反演结果并不唯一.通过数值模拟,对GS方法用于反演激光光波相位的唯一性问题进行了研究,提出了一种对GS方法做二次驱动改进的新方法,并对经过改进前后模拟得到的反演结果及其误差特性曲线进行了比较.结果说明,改进的新方法不仅能够克服绝大多数相位的不确定性,反演结果准确性强,而且还加快了收敛速度.

对掺铒光纤L-波段的增益谱特性进行了理论模拟与实验,确定了形成平坦增益谱的最佳粒子数反转条件(～40%);采用两段级连分配抽运放大光路,小信号增益>36 dB,最低噪声系数<4.4 dB,在不加增益平坦滤波器的条件下,23±0.5 dB的本征平坦增益带宽达到33.5 nm(1569～1602.5 nm).

利用R. H. Stolen等的测量结果,经取样拟合得到SRS的Stokes谱线的多项式表达式,在此基础上,考虑到多抽运波之间的相互放大作用,研究了多波长抽运宽带光纤Raman放大器的增益与噪声指数.对ITU-T的G652,G653,G655和大有效面积(LEAF)光纤进行了数值分析,得到它们的Raman增益和噪声指数特性曲线.

采用等效琼斯矩阵方法,分析了制约在线式双级光隔离器隔离度的各种因素,提出了对两级采用不同角度的楔角片来制作双级隔离器的方案,并实现批量生产.根据理论分析,隔离度可以达到58 dB以上;量产结果表明,80%的产品隔离度达到58 dB以上,而平均隔离度为61 dB.