期刊基本信息
创刊:
1974年 • 半月刊
名称:
中国激光
英文:
Chinese Journal of Lasers
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院上海光机所
中国光学学会
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
李儒新
执行主编:
罗毅
副主编:
骆清铭 张镇西 李学春 陈岐岱 顾冬冬 周朴
ISSN:
0258-7025
刊号:
CN 31-1339/TN
电话:
021-69917051
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
155元/期

本期栏目 2009, 36(8)

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中国激光 第36卷 第8期

何楠 1,*陈彧 1刘莹 1冯苗 1,2[ ... ]高丽丽 1
作者单位
摘要
1 华东理工大学化学与分子工程学院教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室, 上海 200237
2 福州大学材料科学与工程学院, 福建 福州 350002
酞菁及其衍生物是一类能在相当宽的紫外可见吸收光谱范围内通过激发态吸收过程限制纳秒激光脉冲强度的理想光限幅材料之一, 可以保护人眼、光学仪器、传感器等免受激光损伤。由于酞菁分子结构的灵活性, 可以在很大程度上通过结构设计或修饰来调节其光限幅响应能力。对酞菁进行轴向取代修饰能有效地防止材料聚集行为, 增强材料的非线性光学和光限幅能力。这类酞菁的纳秒非线性吸收和光限幅行为主要取决于电子吸收谱中位于Q-带和B-带之间的激发态吸收性能。着重介绍了近年来基于可溶性轴向和侧基取代的酞菁及其衍生物的光限幅功能材料研究的最新进展。
非线性光学 光限幅 有机合成 酞菁 
中国激光
2009, 36(8): 1909
作者单位
摘要
炮兵学院光电工程教研室, 安徽 合肥 230031
激光聚焦到受激布里渊散射(SBS)介质中所产生的声子光栅的密度对比度对应于叠加光场的强度对比度, 据此直观分析了宽线宽激光SBS能量阈值高于窄线宽激光SBS的原因, 并对宽线宽SBS相位共轭谐振腔的高启动阈值进行了定性分析。设计并运行了CrLiSAF宽线宽SBS相位共轭激光器, 对其静态运行时的输出激光波形, 以及自调Q动态运行时的输出激光脉冲波形、能量、光束发散角等进行了测量。结果表明它能有效地产生脉宽约为50 ns的自调Q脉冲激光, 光束发散角相对于静态激光压缩了约2倍。
非线性光学 宽线宽相位共轭激光器 受激布里渊散射(SBS) 
中国激光
2009, 36(8): 1918
作者单位
摘要
1 石河子大学师范学院生态物理重点实验室, 新疆 石河子 832003
2 西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
3 中国电子科技集团第三十九研究所, 陕西 西安 710065
在解析热分析理论的基础上, 建立了平板Nd∶LuVO4激光晶体在激光二极管阵列侧面抽运时的导热微分方程。通过对方程的求解, 得到了Nd∶LuVO4晶体内部温度场解析式, 热形变场分布、温度场和热形变场的数值模拟表明, 当抽运光功率为40 W, 抽运区域为1 mm×4 mm时, 晶体在x方向的最高相对温升为11.63 K, y和z方向的最高温升为11.00 K;在x, y, z三方向上的热形变量分别为0.050 μm, 0.034 μm和0.48 μm。 这一结果可为Nd∶LuVO4激光器设计提供理论支持。
激光器 Nd∶LuVO4晶体 温度场 热形变场 
中国激光
2009, 36(8): 1923
作者单位
摘要
西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
激光二极管(LD)抽运的全固态激光器(DPSSL)应用广泛。抽运光在激光晶体中产生的热效应是影响全固态激光器工作特性的主要因素之一。通常先求解激光晶体中的温度场分布, 再对热应变积分计算晶体的热变形量, 这是一个既复杂又困难的过程。将求解晶体热传导微分方程与对热应变积分计算晶体热变形量相结合, 在圆截面激光晶体侧面恒温、端面绝热的条件下, 建立了晶体热变形量满足的微分方程和边界条件, 把冗长的两步压缩为简单的一步, 并使微分方程大为简化;得到了圆截面激光晶体热变形量的解析解;给出了一个算例。借助数值计算, 分析了晶体抽运端热变形量及变形端面曲率半径与抽运光束半径之间的关系。提出的圆截面激光晶体热变形量简便求解方法有一定的通用性。
激光技术 热变形 解析解 曲率半 
中国激光
2009, 36(8): 1928
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
报道了一台实用化的基于主振荡-功率放大(MOPA)方式工作的全光纤高重复频率脉冲激光器。以基于高速MOSFET驱动电源的调制激光二极管(LD)作为种子激光器, 采用两级串联的单模双包层光纤作为预放, 利用双包层光纤为主放。该器件可以得到重复频率高达600 kHz的窄脉冲输出。在重复频率125 kHz时, 得到脉宽10 ns, 平均功率2.4 W的激光输出。研制的激光器具有较好的稳健性, 将应用到空基的三维成像激光雷达中。
激光器 光纤激光器 主振荡功率放大 脉冲调制 
中国激光
2009, 36(8): 1932
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息科学技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
对自倍频(SFD)效应在半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模激光器中抑制调Q倾向的机制进行了详细的理论研究和数值模拟。推导了含有自倍频效应的SESAM锁模激光器中非线性损耗的表达式, 建立了描述激光器内脉冲能量变化的方程组。用微扰法分析了锁模激光器的稳定性条件, 证明了适当强度的自倍频效应能够抑制激光器的调Q倾向, 降低稳定锁模的阈值。用计算机仿真模拟了锁模激光器在有无自倍频效应时的特征, 验证了理论推导的结论。
非线性光学 自倍频 半导体可饱和吸收镜 调Q锁模 微扰法 
中国激光
2009, 36(8): 1937
崔锦江 1,2,*宁永强 1张岩 1,2孔鹏 2[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
报道了一种具有新型排列方式的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)阵列。通过调制阵列中各单元直径以及单元间距,得到1 kW/cm2的高功率密度和高斯远场分布,且在工作电流0~6 A内远场发散角均小于20°。阵列由直径分别为200 μm,150 μm和100 μm成中心对称分布的5个单元组成,单元圆心间距分别为250 μm和200 μm。在室温连续工作条件下,阵列在注入电流4 A时达最大输出功率880 mW,斜率效率为0.3 W/A, 具有0.56 A的低阈值电流, 微分电阻0.09 Ω。与具有相同出光面积的4×4二维阵列相比, 这种新型阵列在出光功率、阈值电流、光谱特性及远场分布等方面均具有优越性。模拟了阵列各单元叠加后的近场远场光强分布,结果表明得到的新型阵列的远场分布与实验结果吻合较好。
激光器 垂直腔面发射激光器 阵列 远场分布 
中国激光
2009, 36(8): 1941
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国人民解放军装甲兵技术学院, 吉林 长春 130117
为改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性, 提高其光电性能, 研制了新型辐射桥结构的VCSEL, 即采用辐射桥状的电流注入通道取代以往传统结构VCSEL的环形电流注入通道。研究表明辐射桥结构可以降低VCSEL器件的体电阻和热阻, 改善器件的模式特性。在同一外延片上, 采用相同的工艺制备了辐射桥结构与传统结构两种VCSEL器件, 并对两种器件的光电性能进行了对比测试。结果表明, 辐射桥结构VCSEL比传统结构的VCSEL微分电阻降低25%, 输出功率提高到1.6倍;辐射桥结构的VCSEL具有良好的温度特性与模式特性, 80 ℃时仍能正常激射, 60 ℃时最大输出功率可达17 mW, 器件的热阻可达1.95 ℃/mW;器件单模工作, 其总体性能远优于传统结构的VCSEL器件。
激光技术 垂直腔面发射激光器 辐射桥 热阻 
中国激光
2009, 36(8): 1946
赵天卓 1,2,3,*樊仲维 1,3陈亚楠 4麻云凤 1,2,3[ ... ]冯承勇 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院光电系统工程部, 北京 100190
2 中国科学院研究生院物理学院, 北京 100039
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100085
4 光电系统信息控制技术国家级重点实验室, 河北 三河 065201
由于半导体激光器(LD)在快轴和慢轴两个方向上发散角的不一致和耦合结构的缩束作用, 从耦合结构输出的抽运光在经过空间传播后会发生劣化而降低效率。而通过调整激光二极管抽运堆栈结构中激光二极管阵列(LDA)的排布方式, 可以改善耦合结构出口后一定距离处光场的空间分布, 从而更好地保证抽运光与信号光的匹配。在通过对耦合结构出口的光场追迹分析后, 得到了激光二极管堆栈(LDS)排布结构对耦合结构出射光空间分布特性的影响。通过某工程的实验验证, 得到了良好的输出光斑和接近90%的传输效率。
激光技术 激光二极管堆栈 光束整形 半导体激光抽运 导光管 
中国激光
2009, 36(8): 1951
作者单位
摘要
1 天津大学化工学院, 天津 300072
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 西安炬光光电科技有限公司, 陕西 西安 710119
国家自然科学基金(50528506)、中国科学院计划和瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金资助课题。
激光器 半导体激光器 热行为 有限单元法 激光器巴条 可靠性 
中国激光
2009, 36(8): 1957
王贞福 1,2,*宁永强 1张岩 1,2史晶晶 1,2[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为了改善大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的模式特性, 在GaAs衬底上采用限制扩散湿法刻蚀技术制作出了不同曲率半径的微透镜, 与P型和N型分布式布拉格反射镜(DBR)构成复合腔结构, 可以对腔内模式进行选择。有源区采用新型的发射波长为980 nm的InGaAs/GaAs应变量子阱, 包括9对In0.2Ga0.8As (6 nm)/Ga0.18As0.82P(8 nm)量子阱, 有源区直径100 μm, 微透镜直径300 μm, 曲率半径959.81 μm, 表面粗糙度13 nm。室温下, 器件连续输出功率大于180 mW, 阈值电流200 mA, 远场发散角半角宽度分别为7.8°和8.4°, 并且与没有微透镜的垂直腔面发射激光器输出特性进行了比较。
激光器 垂直腔面发射激光器 微透镜 横模 远场发散角 
中国激光
2009, 36(8): 1963
作者单位
摘要
1 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 信息工程大学理学院数理系, 河南 郑州 450001
采用延时光电反馈法实现了半导体激光器的混沌控制。首先通过数值计算激光器的动力学方程, 绘制了系统的最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数随注入电流调制强度的变化曲线, 确定了激光器处于混沌态的参数区间[0.51,0.60]。然后利用延时光电反馈方案实现了激光器的混沌控制。数值模拟表明, 这种方案能够实现两类不同的混沌控制。第一, 能将系统由混沌态控制到其固有的周期态, 这类控制不改变系统原有的动力学行为;实现稳定控制以后, 控制信号可以趋近于零,激光器的周期输出不需要控制信号来维持;第二, 能将系统由混沌态控制到新的周期态, 这类控制改变系统原有的动力学行为;实现稳定控制以后, 控制信号不可以趋近于零, 激光器的周期输出需要控制信号来维持。
非线性光学 混沌控制 延时光电反馈法 半导体激光器 
中国激光
2009, 36(8): 1968
作者单位
摘要
中国科学技术大学热科学与能源工程系, 安微 合肥 230027
以水为冷却介质, 采用雾化角60°的Steinen系列1.5和2.0实心圆锥喷嘴, 研究不同流量(3.26~5.0 L/h)时大功率激光器喷雾冷却中的换热性能。结果表明,喷雾冷却“无沸腾”区换热性能不能简单以流量大小来衡量;对于同种型号喷嘴, 压力、流量增大会导致换热性能增强;但对不同型号的喷嘴, 增大压力与流量不能明显增强换热能力。在液滴喷射速度变化不大时, 由于流量增加会引起液滴数通量、液滴粒径大小、液膜厚度等喷雾参数的变化, 这些参数共同影响着换热。冷却效率主要受液体流量和液滴喷射速度共同影响。对于同种型号喷嘴, 压力增强冷却效率下降。相对于光滑表面, 粗糙换热面在喷雾冷却“无沸腾”区有着更好的换热性能和冷却效率。
激光器 喷雾冷却 无沸腾区 冷却效率 
中国激光
2009, 36(8): 1973
作者单位
摘要
1 清华大学工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
为定量测量中红外高能激光的总能量和功率密度时空分布, 采用热吸收和光电量热复合相结合的测量方法, 通过热吸收体温度场分布数值计算和探测器结构设计, 研制了可用于长脉冲中红外高能激光测量的光斑探测器。探测器由量热堆、光电量热复合探测阵列、测温单元、数据采集单元和信号处理单元等几部分组成。有效测量面积为12 cm×12 cm, 光斑测量空间分辨率为2.4 cm, 时间分辨率为25 Hz, 总能量测量不确定度小于10%, 功率密度测量不确定度小于7%。实验表明, 该探测器可测量最大能量超过50 kJ的数秒级脉冲中红外激光, 采用该方法, 可实现大面积、高能量和高空间分辨的高能激光光斑测量。
光学仪器 高能激光 探测器 光电量热复合 光斑测量 
中国激光
2009, 36(8): 1979
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
从提高结构稳定性的基本理论出发, 给出了神光Ⅱ升级惯性约束聚变(ICF)靶室系统的初始结构方案, 并利用有限元方法(FMM)对其进行模态分析, 找出靶室系统初始结构的薄弱环节, 进而对初始方案进行结构稳定性优化, 最后对优化方案进行稳定性分析。优化与分析结果表明, 当靶室的壁厚T为50 mm, 靶室支脚与垂直方向夹角θ为27.2°, 支脚之间布置厚度B为20 mm筋板, 筋板空间距离H为120 mm时, 靶室系统可以获得很好的稳定性, 随机激励作用下的平移均方根值为1.425 μm, 满足神光Ⅱ升级装置对靶室系统的稳定性指标。
激光技术 惯性约束聚变靶室系统 结构稳定性 有限元方法 结构优化 
中国激光
2009, 36(8): 1986
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学可调谐(气体) 激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
介绍了多狭缝条纹管激光雷达的技术优势, 说明了多狭缝条纹管的成像原理。设计了采用多狭缝条纹管成像的实现方案, 具体分析了多狭缝条纹管、光纤变换器及光锥、激光器及发射和接收系统、CCD图像获取及处理系统等各个组成单元的性能。搭建了一套成像演示装置, 进行了原理实验, 通过对目标条纹像的分析, 表明该系统能够同时获得目标距离像和强度像, 验证了该方案的可行性并初步展示了该系统的基本性能。
激光技术 多狭缝条纹管 激光雷达 非扫描成像 
中国激光
2009, 36(8): 1991
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院光信息科学与技术系, 湖南 长沙 410073
以激光陀螺输出拍频的理论公式为出发点, 分别从理论、仿真和实验三个方面分析了激光陀螺标度因数的正反转不对称性。标度因数的正反转不对称性对速率偏频激光陀螺的精度具有非常重要的影响, 分别从理论分析、数值模拟的角度比较详细地讨论了标度因数与转动方向的关系, 提出了一种在无须知道陀螺零偏和地球自转分量的情况下, 用于测量标度因数不对称性的实验方案, 通过实验得出某型激光陀螺转速绝对值为72°/s时, 标度因数正反转不对称性约为0.02×10-6。
激光技术 激光陀螺 速率偏频 标度因数 不对称性 
中国激光
2009, 36(8): 1995
作者单位
摘要
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
紫外光敏材料硅酸铋(BSO)在短波长的蓝紫光激励下电阻率会急剧降低, 可作为良好的光信息写入材料, 用作光寻址的液晶空间光调制器(LC-SLM)的感光层。介绍了以BSO为基的光寻址透射式液晶空间光调制器的结构和工作原理, 从BSO晶体产生光电导效应的机理出发, 得到了光电流和光照功率的关系, 实验测量了BSO晶体片在不同频率和不同强度的光照下的光电响应。通过对液晶分子指向矢分布随电压变化的理论计算, 得到了在不同光照强度下BSO基的液晶空间光调制器产生的光程差, 与实验中液晶盒在不同电压下产生的光程差有相同的变化趋势。
光学器件 空间光调制器 硅酸铋晶体 光电导效应 液晶指向矢 光程差 
中国激光
2009, 36(8): 1999
作者单位
摘要
中国科学技术大学热科学和能源工程系, 安徽 合肥 230026
将非傅里叶耦合热弹性方程无量纲化得到了通用的表征热力耦合效应的无量纲数λ;通过分析比较无量纲非傅里叶耦合与非耦合热弹性方程的级数解, 研究了短脉冲激光辐照的非傅里叶热力耦合效应的特性。发现热力耦合不仅使光致热应力波较非耦合的波速增大, 波长变长, 波幅在传播过程中不断衰减, 并使该应力波激发出与其速度相同的第二温度波。不论耦合与非耦合, 应力波随参数ε的变化均具有饱和特性且在某一条件下呈现奇异的双峰波形。热力耦合效应的强弱主要取决于λ;另外还取决于脉冲触发后经历的时间和脉冲底宽之比, 比值越大, 耦合效应越强。因而对于超短脉冲激光辐照情况, 在通常λ的绝对值较小(10-3量级及以下)的情况下, 忽略热力耦合效应也可能会导致较大误差。
激光技术 短脉冲激光 无量纲级数解 非傅里叶热力耦合 应力波 
中国激光
2009, 36(8): 2004
作者单位
摘要
1 新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 石河子大学师院物理系, 新疆 石河子 832000
在样品池条件下, 利用原子荧光光谱方法, 测量了Rb(5D)-He,Ar,H2碰撞中5D→7S的激发能量转移截面。获得的荧光包括由激发态产生的直接荧光部分和由于碰撞布居态而产生的敏化荧光部分。在不同的猝灭气体压强下, 测量了相关的两部分荧光的相对荧光强度, 得到了Rb(5D) 与He,Ar和H2 碰撞的5D→7S转移截面分别为(1.2±0.3)×10-17cm2,(1.3±0.3)×10-18cm2和(8.3±2.1)×10-17cm2。同时确定了Rb(7S)与He,Ar和H2的碰撞猝灭速率系数。7S态与H2的碰撞猝灭速率系数1.7×10-10cm3·s-1比Rb(7S)与He,Ar的大得多, 它是反应与非反应速率系数之和, 利用实验数据确定Rb(7S)与H2的反应截面为(1.0±0.4)×10-16cm2, Rb(5D)与H2反应截面为(7.1±2.9)×10-17cm2。Rb(7S) 与H2的反应活动性大于Rb(5D)。
激光光谱 碰撞能量转移 荧光 截面 
中国激光
2009, 36(8): 2009
作者单位
摘要
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
2 华北光电技术研究所, 北京 100015
M2因子的计算和测量与所采用的坐标系有关, 所以对光斑为非圆对称的光束进行M2因子测量时, 若选取的实验室坐标系不同或者是在非完全相同的实验条件下进行的测量, 测量所得的M2因子并不唯一, 这给实际应用中光束质量的评价带来了不便。为更方便地进行光束质量的评价, 使得不同的实验室坐标系下测量所得M2因子统一, 引入了两个交叉项来表征待测光束光斑主轴与实验室坐标系的位置关系, 定义了M2因子矩阵。同时研究了M2因子矩阵的测量原理和方法, 搭建了M2因子矩阵测试系统, 实验研究了非圆对称光束的束宽以及M2因子随坐标系旋转的变化规律, 测出了M2因子矩阵。
激光光学 光束质量 M2因子矩阵 实验测量 坐标系 
中国激光
2009, 36(8): 2014
作者单位
摘要
华中科技大学光电子科学与工程研究院, 湖北 武汉 430074
采用几何光学的方法分析了离轴棱镜对在不同离轴偏移量的情况下光线的传输特性。通过光线追踪技术建立了离轴棱镜对内光线传输的数值模型, 得到离轴偏移量d与棱镜斜边L的数值关系。讨论了3种情况下棱镜对间光线传输次数、传输方向和分布特性。结果表明, 当d=L/2n(n=1,2,3…)时, 光线在棱镜对内等间距的传输便于增益的均匀提取, 更有利于光线在板条状增益介质中的多程传输与放大。
几何光学 直角棱镜 多程传输 离轴棱镜对 板条激光器 
中国激光
2009, 36(8): 2019
作者单位
摘要
四川大学激光物理与化学研究所, 四川 成都 610064
对两束平行、离轴厄米-高斯(H-G)涡旋光束在束腰面形成的合成光涡旋(OV)及其演化特性做了研究。结果表明, 合成光涡旋的数目、位置和净拓扑电荷不仅与控制参数, 包括相对相位、振幅比、束腰宽度比和离轴参数有关, 也与H-G涡旋光束的模式结构有关。适当改变控制参数和模式以及在自由空间演化中, 会出现合成光涡旋的移动、产生和湮灭,并且拓扑电荷不总是守恒的。特别是, 对TEM00和TEM01模涡旋光束形成的合成光涡旋, 当改变相对相位时拓扑电荷也不守恒。所得结果对合成光涡旋的控制和应用是有用的。
合成光涡旋 厄米-高斯涡旋光束 模式结构 拓扑电荷 
中国激光
2009, 36(8): 2023
韩成 1,2,*白宝兴 1杨华民 1,2佟首峰 2[ ... ]范静涛 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学计算机科学技术学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
在自由空间激光通信中, 精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD), 探测器的性能影响跟踪精度。为了研究四象限探测器在不同条件下的性能, 提出变步长的方法, 分析光斑大小对动态范围和探测灵敏度的影响情况, 在满足仿真精度的前提下, 缩短了仿真时间。在光斑能量服从高斯分布的情况下, 分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响, 特别研究非均匀背景光的影响。结果表明, 随着光斑半径的增加, 光斑位置检测的动态范围在增大, 位置探测灵敏度在降低。相同光斑半径条件下, 对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑, 而动态范围小于后者, 非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大。
光通信 自由空间光通信 四象限探测器 仿真 背景光 动态范围 探测灵敏度 
中国激光
2009, 36(8): 2030
闻和 1,2,*葛逸宏 1,2姜欢 1,2郑小平 1,2[ ... ]郭奕理 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学电子工程系集成光电子国家重点实验室, 北京 100084
2 清华信息科学与技术国家实验室, 北京 100084
提出并实现了用相干自混频方法监测马赫-曾德尔调制器(MZM)零偏置点漂移, 将同一光源所产生的部分未调制光和调制后的光进行混频, 利用混频光功率的最大最小值之比作为监测量监测。相比于监测信号光平均光功率的方法, 可使±5%偏置点漂移下的灵敏度从0.02 dB提高到0.3 dB。利用设计完成的硬件反馈控制系统进行了多次实验, 讨论了影响系统工作的各种因素及相应的解决办法, 结果表明该方法工作有效。
光通信 相干混频 信号监测 马赫-曾德尔调制器 偏置点控制 
中国激光
2009, 36(8): 2035
作者单位
摘要
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 成都电子科技大学宽带光纤传输及通信网络技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
利用高频CO2激光在普通通信单模光纤上制作了非对称折变型超长周期光纤光栅(ULPFG), 由于这种光栅具有较高的外界折射率响应灵敏度, 可基于此设计制作高灵敏度湿度传感器。通过在ULPFG的表层涂覆一层具有较强吸水性的新型纳米复合水凝胶, 水凝胶通过吸收空气中的水蒸气而使自身的折射率发生变化, 从而导致ULPFG透射谱的谐振峰发生漂移, 通过检测ULPFG谐振峰的漂移量就实现了对环境湿度参量的传感。实验结果表明, 在38%~96%的相对湿度变化范围内, 光栅谐振峰的最大漂移量可达约30 nm, 比先前一些报道的湿度传感器的灵敏度高出近3倍。
传感器 超长周期光纤光栅 水凝胶 湿度 
中国激光
2009, 36(8): 2042
作者单位
摘要
1 西北工业大学理学院光信息科学与技术研究所, 陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710072
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710068
为提高模拟超连续谱(SC)产生的精度, 在不增加计算量的情况下对传统分步傅里叶算法作了一定的改进。传统分步傅里叶算法只考虑初始脉冲中心频率对应的色散系数, 而超连续谱的光谱范围很大, 当色散系数随波长变化较大时, 传统算法会存在较大误差。改进的算法将整个脉冲包络看成由多个单一频率分量组成, 对各频率分量分别处理, 从而将整个脉冲包络内所有频率分量的色散系数都考虑在内。将改进算法分别用于模拟色散曲线只包含一个和两个零色散点的光子晶体光纤(PCF)中超连续谱的产生, 并与传统算法的模拟结果相比较, 结果表明,改进算法在模拟单零色散光子晶体光纤中超连续谱产生时优势不明显, 但对模拟双零色散光子晶体光纤中超连续谱产生却有一定优势。
非线性光学 光子晶体光纤 超连续谱 分步傅里叶算法 
中国激光
2009, 36(8): 2046
作者单位
摘要
1 怀化学院物理与信息工程系, 湖南 怀化 418008
2 重庆电子工程职业学院通信工程系, 重庆 401331
在小信号条件下, 结合相位补偿, 推导了四波混频耦合方程, 得出了级联光纤参量放大器(CFOPA)的理论输出增益和相位表达式, 借以对CFOPA带宽增益特性进行分析, 并与单段光纤参量放大器(SFOPA)相关特性做了比较。分段数N=10时, CFOPA的3 dB带宽可以达到67.2 nm, 而SFOPA则只有12.6 nm, 即通过级联增加了54.6 nm。同时, 若考虑光纤损耗及级联熔接损耗后, CFOPA的3 dB带宽将保持不变, 而峰值增益降低。研究表明, 将色散位移光纤(DSF)进行多段级联相位补偿可有效提高其放大带宽;在DSF长度、抽运光功率或闲频光初始功率给定时, CFOPA的增益带宽较SFOPA有明显增加, 且具有更好的增益平坦度。
光纤通信 光纤参量放大器 增益带宽 相位补偿 
中国激光
2009, 36(8): 2052
作者单位
摘要
重庆三峡学院物理与电子工程学院光电信息技术实验室, 重庆 404000
光子晶体光纤(PCF)压力传感器可广泛用于各种环境压力监测中。采用全矢量有限元方法对双芯光子晶体光纤的双折射特性进行了分析, 采用二阶微分方程理论模型模拟了光子晶体光纤高压力传感器对外界压力的响应, 并应用这个模型讨论了外界压力作用对敏感元件有效折射率和双折射的影响, 提出了一种高压力光子晶体光纤传感器方案。计算结果表明高压力致双空气孔芯光子晶体光纤的双折射值可达很高, 光子晶体光纤传感器系统更为简洁紧凑。
光纤光学 光子晶体光纤 双折射 光子晶体光纤传感器 
中国激光
2009, 36(8): 2057
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果。声低通滤波光纤水听器是为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器。理论分析和实验研究已经表明, 该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性, 对高频声信号有很强的抑制作用。通过设计对比实验, 研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响, 以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能。结果表明, 当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时, 声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作, 解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好, 相关系数在0.99以上。
光纤光学 光纤传感器 光纤水听器 声压相位灵敏度 声滤波器 
中国激光
2009, 36(8): 2064
作者单位
摘要
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
应用传输矩阵法对相移光纤光栅(FBG)的反射光谱特性作了详细的理论分析, 给出了相应的数学模型, 并进行了验证。结果表明, 相移的引入导致光纤光栅反射谱产生分裂, 分裂点波长与相移大小呈线性正比关系并具有周期性;分裂点反射率与相移位置、光栅中心波长之间具有一定的对称性, 且符合双曲正切关系。
光纤光学 相移光纤光栅 传输矩阵 反射谱 分裂点 双曲正切 
中国激光
2009, 36(8): 2070
作者单位
摘要
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
增加光栅长度是获得具有低插入损耗、高边带抑制度的超窄带光栅滤波器最佳途径, 但是长光栅的制作方案会引入比较严重的相位误差, 严重影响到光栅滤波器的性能;取样光栅的设计制作方案具有滤波中心波长设计灵活、制作精度低和切趾技术实现容易的优点。针对利用取样光栅制作超窄带光栅滤波器的方案, 分析了3种常见相位误差对-1级子光栅滤波性能的影响;利用重构等效啁啾技术(REC)成功补偿了光栅长度为6.6 cm的超窄带取样光栅滤波器-1级子光栅的相位误差, 并得到了反射谱和透射谱对称性良好,3 dB带宽为26 pm,20 dB带宽为70 pm,插入损耗为1.25 dB和边带抑制度为21.55 dB的超窄带光栅滤波器。
光纤光学 光纤布拉格光栅 切趾取样光栅 光栅滤波器 相位误差 
中国激光
2009, 36(8): 2076
作者单位
摘要
1 深圳大学电子科学与技术学院, 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
谐振式光纤陀螺(R-FOG)中, 偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法, 分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异, 与所引起的系统零偏的关系, 得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形谐振腔参数间的解析表达式。利用该解析表达式, 求解系统零偏为极值时, 耦合器不同偏振本征态的最佳耦合系数;该最佳耦合系数仅与光纤环形谐振腔的损耗参数有关。通过Matlab软件进行数值拟合, 得到不同偏振本征态耦合系数与系统零偏之间的关系曲线。从理论上建立耦合器耦合系数偏振相关引起的噪声模型。利用该理论模型, 对已报道的R-FOG开环实验系统中偏振波动引起的系统零偏进行了估算。
传感器 谐振式光纤陀螺 偏振本征态 偏振波动 零偏 
中国激光
2009, 36(8): 2083
曹娜 1,*曹亮 1徐青 1崔广斌 1[ ... ]张占宏 1
作者单位
摘要
1 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
2 西安武警学院物理系, 陕西 西安 710012
在粒子场的定量分析中, 通常采用外加标准丝作为粒子尺寸测量的定标尺度。为了解一定景深范围内存在的标准丝再现像实验测量结果的影响, 从理论和实验上详细分析了标准丝再现像在不同位置处的强度分布及变化, 指出了常规定标方法对粒子场图像数据所带来的影响, 同时提出了一种新的定标方法——非实时定标方法。实验结果表明, 非实时定标方法在保持空间定位精度的基础上, 测量得到的标准粒子尺寸的不确定在4%左右。该方法有效地解决了标准丝再现像对粒子尺度测量精度影响问题, 可以用于粒子场实际测量工作中。
全息 定标 非实时定标 粒子场图像 标准丝 
中国激光
2009, 36(8): 2089
作者单位
摘要
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
提出一种新的普适计算公式和系统标定方法, 推导了傅里叶变换轮廓术(FTP)中高度-相位映射关系。由于新的普适计算公式对系统的几何结构没有严格要求, 测量系统的搭建变得容易, 投影系统和成像系统可以任意放置以便获得更好的条纹信息, 因而操作灵活。提出的标定方法能够准确得到普适条件下系统参数的组合, 避免了对系统各个参数的直接测量, 提高了测量系统的可操作性及测量速度。实验中采用本方法对最大高度为28.00 mm的物体进行测量, 相对误差仅为0.97%。测量结果证明, 提出的方法能够准确恢复物体的三维形貌且具有较好的普适性。
物理光学 傅里叶变换轮廓术 高度相位映射 系统标定 条纹处理 
中国激光
2009, 36(8): 2094
作者单位
摘要
广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
结合数字干涉技术和倍频技术, 设计了一种在相干控制中诊断相位波阵面畸变和判断其一致性的实验方案, 实现了对基频倍频光波前面相位畸变的诊断。制作了一套自动相位修正系统, 成功地应用于相干控制实验中。该系统利用相位畸变诊断算法, 根据光强与相位差的关系求出相位差的空间形貌,计算出驱动压电陶瓷伸缩的电压值, 使产生畸变的镜面朝相位畸变缩小的方向调整。实验结果表明, 该系统可实时地自动纠正基频光与倍频光光束波前面的相位差, 实现两相位面在全光孔径内保持一致。
超快光学 飞秒脉冲测量 相位控制技术 相干控制 
中国激光
2009, 36(8): 2099
孙金海 1,2,3,*S. Brussaard 4J. G. 3N. Lemos 5[ ... ]黄志洵 1
作者单位
摘要
1 国家电磁散射辐射重点实验室, 北京 100854
2 中国传媒大学信息工程学院, 北京 100024
3 Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow, G4 0NG, UK
4 Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology, 5600 MB, Netherlands
5 GoLP/Centro de Física de Plasmas, Instituto Superior Técnico, Lisboa, 1049-001, Portugal
利用太赫兹波的单啁啾脉冲电光探测技术, 通过调节实验装置中λ/4波片晶轴与探测激光线偏振方向成45°, 可以巧妙地得到太赫兹波的绝对电场强度。利用CCD阵列, 通过抽运探测的方法可以得到太赫兹脉冲的光斑尺寸, 进而在两步实验的基础上计算得到太赫兹脉冲的能量。提供了一种行之有效的测量太赫兹脉冲能量的实验方案。
太赫兹 绝对电场强度 太赫兹光斑 脉冲能量 抽运探测 
中国激光
2009, 36(8): 2104
作者单位
摘要
北京交通大学理学院, 北京 100044
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术被用来定量分析矿石样品元素成分。波长为1064 nm的Nd∶YAG脉冲激光聚焦在样品表面后产生激光等离子体, 等离子体原子发射谱由微型光谱仪记录。为了优化实验条件, 研究了激光能量和延时时间等部分参数对谱线强度的影响。实验发现激光脉冲能量对光谱信号的影响大。在选定的变化范围内, 改变延时对光谱的影响较小。实验中分别以硅(Si I谱线251.6 nm)和镁(Mg I谱线285.2 nm)为分析线, 采用外定标法对硅和镁的含量进行了反演, 测得的硅和镁元素含量值与标准值的相对误差分别为7%和3%。
光谱学 激光诱导击穿光谱 矿石 外标法 定量分析 
中国激光
2009, 36(8): 2109
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
在利用正弦相位调制菲佐干涉仪进行测量时, 由于菲佐板及待测物体表面对入射光的多次反射而产生多光束干涉, 干涉信号的强度随相位变化不是严格的余弦分布。按照双光束干涉的算法进行相位信息提取, 会引入一定的误差。以正弦相位调制菲佐干涉仪纳米精度微小位移测量为应用背景, 分析多光束干涉情况下该干涉仪信号解调算法的误差, 进而对干涉仪的相关参数进行优化, 并通过误差补偿对测量结果进行修正, 有效减小了多光束干涉产生的影响。
测量 多光束干涉 参数优化 误差补偿 正弦相位调制 
中国激光
2009, 36(8): 2115
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
提出了一种光纤干涉仪动态相移测量的新方法。该方法无需对光源进行调制, 直接利用干涉信号的直流量和一次谐波分量, 通过构造匹配函数的方法求解动态相移, 实现了无源零差检测, 而且具有信号解调简单、工作频带宽等特点。为了验证该方法的有效性, 搭建了一个全保偏Mach-Zehnder光纤干涉仪系统, 对压电陶瓷(PZT)产生的模拟动态相移进行求解。结果表明, 求解得到的动态相移幅度与加载在PZT上的电压具有很好的线性关系, 这与PZT的低频小信号特性一致。最后将该方法用于干涉型光纤水听器声压相位灵敏度频响的测量, 实验结果与采用相位载波调制解调方法获得的结果基本吻合。
光纤干涉仪 无源零差 动态相移 声压灵敏度 
中国激光
2009, 36(8): 2121
作者单位
摘要
1 咸宁学院电子与信息工程学院, 湖北 咸宁 437100
2 华北水利水电学院, 河南 郑州 450011
用第一性原理对金属化合物NaPd3O4进行了电子结构与光学性质的理论研究。结果表明该材料导电的主要原因是由于Pd原子d轨道电子的贡献, 氧原子p轨道电子对导电性也有影响, 实质上钠原子对这种材料的导电性几乎没起作用, 并且在O原子和Pd原子之间存在着离子键。基于电子能带结构并对介电函数的虚部作相应的解释, 同时对NaPd3O4的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究。
材料 第一性原理 光学特性 能带结构 
中国激光
2009, 36(8): 2126
作者单位
摘要
1 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 山东大学国防科学技术研究院, 山东 济南 250100
采用腔外单次通过方式, 实现了BaWO4晶体的高效受激拉曼散射(SRS)。当抽运光为532 nm皮秒激光脉冲时获得了5级斯托克斯线(559.64 nm,590.26 nm,624.42 nm,662.76 nm,706.18 nm)和3级反斯托克斯线(463.42 nm,484.24 nm,507.04 nm), 测量了BaWO4晶体各级拉曼散射谱线的阈值和增益系数, 受激拉曼散射的整体转换效率高达78%。当抽运光为355 nm皮秒激光脉冲时观察到3级斯托克斯线(366.52 nm, 379.40 nm, 393.22 nm), 根据一级斯托克斯线的抽运阈值得到相应的拉曼增益为51.8±2.7 cm/GW。实验表明BaWO4晶体具有易生长、透光波段宽、抗光损伤能力强、增益系数大等优点, 有望在全波段可见激光的产生方面获得重要应用。
非线性光学 受激拉曼散射 单次通过 BaWO4晶体 增益系数 转换效率 
中国激光
2009, 36(8): 2130
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 常熟理工学院江苏新型功能材料实验室, 江苏 常熟 215500
3 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230026
为了进一步明确氟化薄膜材料在深紫外-紫外波段(DUV-UV)的光学常数, 研究了深紫外-紫外波段常用的6种大带隙的氟化物薄膜材料, 分别在熔石英(JGS1)基底和氟化镁单晶基底上用热舟蒸发镀制了3种高折射率材料薄膜LaF3,NdF3,GdF3和3种低折射率材料薄膜MgF2,AlF3,Na3AlF6;用商用Lambda900光谱仪测量了它们在190~500 nm范围的透射率光谱曲线;用包络法和迭代算法相结合研究了它们的折射率和消光系数, 由柯西色散公式和指数色散公式对得到的离散折射率和消光系数的值用最小二乘法进行曲线拟合, 得到了6种薄膜材料在所测波段内的折射率和消光系数的色散公式和色散曲线。所得结果与文献报道的MgF2和LaF3的结果相一致, 证明了结果的可靠性。
薄膜光学 氟化物薄膜 光学常数 包络法 迭代算法 
中国激光
2009, 36(8): 2135
作者单位
摘要
聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
利用旋涂法制备出4种主客体掺杂型有机薄膜, 并对其进行厚度、折射率、紫外-可见吸收谱以及全光极化后二次谐波的测量。实验结果发现,对于厚度相同的薄膜, 全光极化后的二次谐波产生(SHG)值与偶氮苯分子的偶极性强弱有关, 偶极性越强SHG值越大。计算结果表明,在这4种薄膜中, 二阶非线性光学系数d33最大为4.97×10-1 pm/V, 其偶氮分子结构特征是连接在苯环上的硝基(-NO2)的吸电子能力最强, 而d33最小为2.55×10-2 pm/V, 与最大的相差一个数量级。这些结果在理论上可以解释为:主要是由于不同分子结构的材料其偶极性强弱不同而使它们受光激发的难易程度不同, 最终导致宏观表现出来的SHG值不同。这将为分子材料的设计提供实验依据。
薄膜 二次谐波产生 全光极化 偶氮化合物 
中国激光
2009, 36(8): 2140
宋秋明 1,2,*黄烽 1李明 1谢斌 1[ ... ]宋亦周 3
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室,USTC-SHINCRON 先进薄膜工艺材料联合实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院深圳先进技术研究院, 中国科学院香港中文大学深圳先进集成技术研究所, 广东 深圳 518055
3 SHINCRON株式会社 品川 东京 114-0011 日本
梳状滤光片是一种特殊的非均匀光学薄膜器件, 其膜层折射率渐变分布结构使它与常规均匀光学薄膜相比具有更好的光学和机械性能。利用反应磁控溅射工艺, 改变沉积SiOx(0≤x≤2)膜氧化程度, 获得折射率从2.74逐渐变化到1.58(λ=1550 nm)的SiOx渐变折射率薄膜材料。通过调制膜层折射率振幅和引入膜层-外部介质折射率匹配层, 成功地设计并制备了具有较好光学性能的SiOx渐变折射率红外梳状滤光片光学薄膜器件。使用单一的硅溅射靶材, 通过改变氧化程度获得可变折射率材料的方法, 为特殊光学薄膜器件的制备提供了一种经济实用的工艺路线。
薄膜 渐变折射率 梳状滤光片 反应磁控溅射 
中国激光
2009, 36(8): 2144
朱冠超 1,2,*方明 1,2易葵 1朱美萍 1[ ... ]范正修 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为了在薄膜形成期间跟踪生长表面应力水平的演变, 更加深入地探究薄膜应力的产生机理, 基于光束偏转法, 搭建了利用双光束照射在镀膜基底表面的实时测量光学薄膜应力的装置。装置软件系统从线阵CCD中提取双光斑位移的变化, 经过多次测量验证了算法的精确度, 使装置的精确度达到2.2%, 可以满足光学薄膜应力测量的要求。使用此装置跟踪SiO2薄膜镀制过程, 得到了应力变化曲线。结果表明, 双光束实时测量薄膜应力装置具有抗干扰能力强、精度高等特点, 可以为光学薄膜镀制过程中提供有效可行的原位应力测量手段。
薄膜 应力实时测量 光束偏转法 线阵CCD 
中国激光
2009, 36(8): 2150
作者单位
摘要
1 昆明理工大学材料与冶金工程学院, 云南 昆明 650093
2 昆明理工大学光电子新材料研究所, 云南 昆明 650051
采用脉冲激光沉积(PLD)法在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Bi2Sr2Co2Oδ(BSCO)系列热电薄膜, 发现该类薄膜中有激光感生热电电压(LITV)效应。X射线衍射(XRD)谱显示Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜沿c轴外延生长。采用标准四探针法测试了Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜的电阻随温度的关系。结果表明所制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜在80~360 K范围内呈半导体导电特性。研究发现, 在倾斜角度分别为10°和15°的倾斜衬底上制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜都存在一个最佳厚度, 在这一厚度下可使激光感生热电电压(LITV)信号的峰值电压达到最大, 分别为 0.4442 V和0.7768 V。可以认为该激光感生热电电压信号是由Bi2Sr2Co2Oδ薄膜面内和面间塞贝克系数张量的各向异性引起的。
薄膜 Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜 激光感生热电电压 脉冲激光沉积 响应时间 
中国激光
2009, 36(8): 2154
作者单位
摘要
同济大学物理系, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
利用傅里叶变换(FFT)分析了纳米多层膜的X射线掠入射反射率测试曲线, 模拟了各种制备和测试条件对多层膜结构参数测试结果的影响, 检验了傅里叶变换方法的适用性和精确度。分析结果表明, 相对于传统的反射曲线拟合方法, 傅里叶变换方法具有直观和快速的优点, 在不引入主观的膜层结构模型的情况下可以较为准确地定出复杂的多层膜结构参数, 为多层膜结构表征提供了一种分析方法。
薄膜 纳米多层膜 傅里叶变换 自相关函数 曲线拟合 界面 
中国激光
2009, 36(8): 2158
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
使用倾角电子束蒸发技术制备了TiO2雕塑薄膜, 通过对雕塑薄膜在不同退火温度和退火时间下进行热处理, 发现热处理工艺可以优化薄膜的双折射特性和相位延迟性能。实验结果表明, TiO2雕塑薄膜的最佳退火条件为500 ℃下处理4 h, 其双折射值达0.115左右, 远高于未处理时的最大双折射值(0.06)。椭偏仪测试结果表明, 最优条件下热处理后的薄膜, 在550 nm处相位延迟量达90°, 可以作为该波长处的λ/4波片使用。因此, 热退火是改善雕塑薄膜双折射性能的一种简单实用的方法。
薄膜 雕塑薄膜 倾斜沉积 双折射 相位延迟 
中国激光
2009, 36(8): 2166
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院光电工程系, 湖南 长沙 410073
基于对光谱测量数据中系统误差和随机误差的不同特性分析, 提出了两种方法来分别减小其对薄膜光学参数反演测量精度的影响。方法一是利用薄膜光谱系数关于薄膜光学参数的一阶偏导数信息筛选数据点, 选取偏导数符号相反的波段或入射角区域作为最佳测量数据点采集区域, 以最小化系统误差引起的薄膜光学参数相对真实值的偏差大小。方法二是在实测光谱数据中注入独立同分布的随机噪声, 利用基于偏差函数最小化方法的混合优化算法多次进行反演计算, 将每次反演得到的薄膜光学参数估计值的统计均值作为薄膜真实光学参数的估计值, 以减小甚至消除随机误差引起的薄膜光学参数不确定度。这两种方法不仅在提高薄膜光学参数测量精度上具有明显的实用价值, 而且物理意义明确, 可操作性强, 不局限于特定波段和特定材料的薄膜光学参数测量, 具有良好的普适性, 可望在薄膜光学参数的准确测量技术中发挥重要作用。
薄膜光学 光学参数反演不确定度 偏导数筛选 噪声注入 光谱测量误差 遗传算法 
中国激光
2009, 36(8): 2171
作者单位
摘要
中国科学院力学研究所激光毛化技术中心, 先进制造工艺力学重点实验室, 北京 100190
使用激光诱导微弧放电的方法对45#钢进行了表面强化。通过实验对比了高压诱导放电(HVGD)和激光诱导放电(LGD)两种表面强化方法。发现激光诱导放电使电极间隙的击穿电压降低了一个数量级, 同时放电点和激光焦点重合, 实现了对放电点位置的控制。在两种诱导放电过程中放电点的膨胀速度基本相同, 但是受到初始放电点大小的影响, 激光诱导放电点直径大于高压诱导放电点。在两种诱导放电过程中强化深度都存在最大值, 约为180 μm。放电点的强化层由熔凝层和相变硬化层组成, 其中熔凝层的硬度最高达到800 HV。
材料 表面强化 激光诱导微弧放电 高压诱导微弧放电 
中国激光
2009, 36(8): 2178
作者单位
摘要
1 贵州大学蔡家关校区材料学院, 贵州 贵阳 550003
2 贵州省材料结构与强度重点实验室, 贵州 贵阳 550003
采用5 kWCO2激光焊接超高强度30CrMnSiNi2A钢, 以获得性能优良的焊接接头。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、显微硬度仪、电子万能试验机和X射线应力测定仪对激光焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、拉伸断口和残余应力进行了研究。结果表明, 焊缝中心区组织为等轴晶, 近中心区组织为枝状晶, 边缘区组织为粗大的柱状晶, 熔合区组织为细长柱状晶和细小等轴晶。热影响区(HAZ)组织主要为板条马氏体、贝氏体和少量残余奥氏体;焊缝区主要由α-Fe, NiCrFe, Fe-Ni以及MnSi2等相组成;焊缝区的硬度最高值约为518 HV, HAZ硬度最高值约为560 HV, 从HAZ到基材硬度明显下降;焊接接头的抗拉强度平均值为802 MPa, 断口均出现在靠近焊缝的母材区;焊接接头的冲击韧性为75.7 J/cm2; 焊接接头的残余应力为压应力, 焊缝区的残余应力平均值为-17 MPa, 热影响区的残余应力平均值为-59 MPa。
激光技术 激光焊接 超高强度钢 组织 性能 
中国激光
2009, 36(8): 2182
作者单位
摘要
大连理工大学三束材料改性国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
基于团簇线判据优化设计Ni-Zr-Al合金成分的基础上, 采用激光熔覆技术在AZ91 HP镁合金表面制备了Ni60.2Zr33.8Al6合金涂层。结果表明, 由于所设计的镍基合金具有低的熔点和良好的润湿性能, 致使合金涂层与镁合金基体之间实现了良好的冶金结合。合金涂层主要是由非晶相,Ni21Zr8和Ni10Zr7金属间化合物构成。由于非晶和金属间化合物复合增强作用及其高的化学稳定性, 致使合金涂层具有高的硬度、良好的耐磨和耐蚀性能。
激光技术 激光熔覆 成分设计 镁合金 镍基合金 显微组织 性能 
中国激光
2009, 36(8): 2187
作者单位
摘要
1 西安理工大学机仪学院, 陕西 西安 710048
2 安阳工学院机械系, 河南 安阳 455000
3 洛阳轴承研究所, 河南 洛阳 471039
40Cr钢是一种主轴常用调质钢, 具有较高的强度、韧性和塑性。调制后的主轴其硬度与耐磨性能不太理想, 高速下容易在轴颈处磨损, 影响主轴工作精度。采用不同的激光相变硬化工艺对正火态40Cr进行表面处理, 找出适合高速主轴激光相变硬化方法, 提高材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性。经过不同工艺处理后的试样分析, 得出了以激光功率1600 W, 光斑直径7 mm, 扫描速度15 mm/s的工艺硬度、层深等相对其他试样来说最为理想, 并着重对该工艺下各层金相组织进行了研究, 测量了层深与硬度。结果表明该工艺下试件表面硬度较低, 适合高速主轴的加工与磨削, 次表层硬度最高为40Cr主轴常规调质试件硬度的2.04倍, 且耐磨性较好。
激光技术 激光相变硬化 工艺 硬度 金相分析 
中国激光
2009, 36(8): 2192
作者单位
摘要
空军工程大学工程学院, 陕西 西安 710038
为研究激光冲击强化(LSP)对镍基高温合金振动疲劳强度的影响, 使用流水约束层和铝箔涂层, 利用波长为532 nm, 脉宽为10 ns, 能量为1.5 J, 冲击光斑尺寸为1.6 mm的YAG激光器对K417试件进行了激光冲击强化处理。使用升降法测试比较了冲击处理试件和未处理试件的振动疲劳强度。结果表明,试件经激光冲击强化后振动疲劳强度由106.5 MPa提高到285.5 MPa, 疲劳性能大大提高。对激光冲击强化后的试件断口分析结果表明激光冲击的强化作用抑制了裂纹在试件表层的萌生和扩展, 从而提高了材料的振动疲劳强度。
激光技术 激光冲击强化 表面处理 镍基高温合金 振动疲劳 冲击波 
中国激光
2009, 36(8): 2197
作者单位
摘要
清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084
利用选择性光热解(SP)的三维光热作用模型, 对血管尺寸、位置和数目等血管参数对皮肤组织选择性光热解作用中光热响应规律的影响进行了理论分析和数值求解。数值结果表明, 当利用选择性光热解效应热损伤皮肤组织内的特定血管时, 假如一定区域内有其他血管存在, 则目标血管的热损伤率会受区域内其他血管的影响而减小。这个区域的大小与激光光斑大小及激光波长有关。一般来说, 当血管处于激光光斑以外或深度超过1 mm(对于585 nm激光)时, 这些血管的影响可忽略不计。
医用光学 选择性光热解 血管参数 光热作用 气化潜热 皮肤外科 
中国激光
2009, 36(8): 2202