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 2010, 37(8)

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中国激光 第37卷 第8期

作者单位
摘要
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
2 柏林工业大学 光学和原子物理研究所,德国 柏林 10623
报道了工作在1341 nm的激光二极管(LD)纵向抽运主被动锁模Nd:YAP激光器。该激光器采用Nd:YAP晶体作为增益介质,可饱和吸收体V3+:YAG作为被动锁模器件,声光调制器作为主动锁模器件。在抽运能量50 mJ,抽运频率10 Hz的情况下获得了0.82 mJ的脉冲串输出。该脉冲串的半峰全宽为570 ns,每个脉冲间的间隔为7.7 ns,共包含约75个脉冲,单脉冲的平均能量为11 μJ。 采用电光晶体RbTiOPO4(RTP)作腔倒空,获得了能量为160 μJ,脉宽为680 ps的单脉冲输出。采用InGaAs红外探测器测得光斑大小约为1.2 mm,激光传播因子M2约为1.5。
激光器 固体激光器 腔倒空 Nd:YAP晶体 
中国激光
2010, 37(8): 1925
作者单位
摘要
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 安徽省光子器件与材料重点实验室,安徽 合肥 230031
2 解放军电子工程学院 光电系脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
3 中国计量科学研究院 光学与激光计量研究所,北京 100013
实验研究了主动调Q掺镱光纤激光器(YDFL)中放大自发辐射(ASE)对调Q脉冲形成和演化的影响。结果表明,尾纤型声光调制器(AOM)打开过快和掺镜光纤(YDF)增益瞬态特性间的综合相互作用结果,使得注入至腔内的初始宽带ASE形成功率波动,并在腔内循环放大,导致输出脉冲呈多峰结构;而注入的宽带ASE因功率过高会导致YDF的增益自饱和效应,制约高增益的获取,使激光器难以获得调Q激光脉冲,输出脉冲主要为调Q的ASE脉冲;通过引入光纤布拉格光栅(FBG),可以有效抑制YDF中因ASE产生的增益饱和效应,YDF工作在高增益状态,有利于获得低阈值、窄脉宽和高峰值功率的调Q激光脉冲。引入FBG后,在160 mW抽运时,实验测得的调Q激光脉冲峰值功率和脉宽分别为40.7 W和30 ns。
激光器 掺镱光纤 主动调Q 放大自发辐射 线形腔 
中国激光
2010, 37(8): 1929
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所,四川 绵阳 621900
2 成都精密光学工程研究中心,四川 成都 610041
实验研究了芯径为600 μm的全石英光纤传输脉宽为5 ns,波长为1064 nm的高峰值功率脉冲激光的传输特性。采用N-ON-1测试方法,获得光纤损伤阈值和光纤传能特性曲线。光纤50%概率损伤阈值为24 mJ,平均输出激光能量达到14 mJ,峰值功率接近3 MW。可将光纤传能特性曲线分为3个过程:未损伤段(平稳传输段)、光纤端面等离子体击穿段(非平稳传输段)和光纤体损伤段(传输截止段)。分析了光纤损伤形貌和损伤机理。研究表明,同时提高光纤端面等离子体击穿阈值和光纤初始输入段损伤阈值是提高光纤传能容量的关键。
光纤光学 光束传输 激光损伤 高峰值功率激光 
中国激光
2010, 37(8): 1934
作者单位
摘要
中国科学院 上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
系统研究了利用充惰性气体的250 μm内径的空心光纤(HCF)展宽光谱和啁啾镜补偿色散的高能量周期量级脉冲压缩技术。基于此技术,研究了入射激光脉冲能量和腔内惰性气体气压对于压缩后脉冲宽度和输出能量的影响。将钛宝石激光器输出的脉冲宽度40 fs,单脉冲能量2.7 mJ,重复频率1 kHz,中心波长在800 nm的激光脉冲输入压缩系统,获得了脉冲宽度7 fs,单脉冲能量大于1 mJ,中心波长为750 nm的稳定周期量级激光脉冲。
超快光学 脉冲压缩 空心光纤 周期量级脉冲 
中国激光
2010, 37(8): 1939
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
采用三级主振荡功率放大(MOPA)结构,建立了一台平均输出功率30 W的皮秒脉冲掺镱光纤激光器。其输出尾纤芯径为30 μm,输出激光脉宽约20 ps,重复频率为59.8 MHz,光束质量因子M2小于1.5。将该高功率脉冲激光耦合到芯径7 μm的国产光子晶体光纤(PCF)中,实现了近3 W的超连续谱输出。为了增加耦合效率并避免光纤端面损伤,在皮秒激光源与光子晶体光纤之间加上一段芯径15 μm的过渡光纤,得到的输出超连续谱具有很好的平坦性。-10 dB谱宽超过1100 nm(其中1064 nm处残留的激光峰除外),超出所用光谱仪600-1700 nm的观测范围。输出光斑为一带有六角形彩色包络的白色基模光斑。
激光器 光纤光学 放大器 皮秒脉冲 高功率 超连续谱 光子晶体光纤 
中国激光
2010, 37(8): 1943
井旭 1,*陈高 1毛瑞 2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 理学院,吉林 长春 130022
2 山东华特中晶光电科技有限公司,山东 济南 250100
通过受激拉曼效应获得紫外光,建立了氙灯抽运的电光调Q固体拉曼激光器实验系统,研究了硝酸钡晶体在紫外波段的受激拉曼效应。采用单脉冲能量1 J,脉宽9 ns的1064 nm的基频光通过KTP晶体倍频,再经过BBO晶体混频产生单脉冲能量140.76 mJ,脉宽8 ns的355 nm紫光,用其做抽运源激发硝酸钡晶体产生受激拉曼效应,有效地实现了纳秒级的紫外波段拉曼光输出,经光谱仪测试波长为368.15 nm的正一阶斯托克斯光,脉宽7.1 ns,极间频移为1006 cm-1,增益系数为78.51 cm/GW。
非线性光学 受激拉曼散射 紫外波段 硝酸钡晶体 固体拉曼激光器 斯托克斯光 
中国激光
2010, 37(8): 1950
作者单位
摘要
1 安徽师范大学 原子与分子物理研究所,安徽 芜湖 241000
2 中国海洋大学 光学光电子实验室,山东 青岛 266071
在大气环境下利用脉宽为30 fs,波长为800 nm的飞秒激光,测定了激光诱导Ni等离子体的时间分辨发射光谱。由测定的谱线相对强度得到了等离子体的电子温度以及电子温度的时间演化特性。同时,还测定了等离子体中Ni原子发射光谱线斯塔克展宽和斯塔克线移的时间演化特性。结果表明,当延时在110-610 ns范围内变化时,等离子体的电子温度变化范围为7500-4500 K,这与纳秒激光诱导等离子体的动力学特性有很大的不同。
飞秒激光等离子体 时间分辨光谱 电子温度 斯塔克展宽和线移 
中国激光
2010, 37(8): 1956
王飞 1,*赵远 1张勇 1靳辰飞 1[ ... ]吕华 2
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 物理系,黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津津航技术物理研究所,天津 300192
小型化是激光三维成像系统走向应用必须解决的重要问题之一。介绍了采用高重复频率小型激光器实现的小型化增益调制三维实时成像系统。利用多脉冲积累方式,使用单脉冲能量5 μJ的激光器实现了与以前单脉冲能量10 mJ增益调制系统近似的作用距离和系统测距精度,同时系统的整体体积大大缩小。对系统的作用距离与测距精度进行了测试,结果表明,在当前条件下,室外能见度5 km时,系统可达到超过100 m的作用距离,室内测试获得的系统测距精度优于3 m。
成像系统 增益调制成像 多脉冲积累 激光成像 
中国激光
2010, 37(8): 1961
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院定向能技术研究所,湖南 长沙 410073
研究了将分别应用在连续波DF/HF化学激光器增益发生器上的气膜冷却方式和在燃烧室中的两步燃烧方式相结合的方式,这可通过转移部分主稀释剂至主喷管收缩段注入来实现。通过数值模拟方法对该应用下光腔内流场进行分析,结果显示谱线小信号增益系数有小幅增大,但两步燃烧方式较高的燃烧效率没有显著体现,且高温气流对燃烧室提出更高要求。通过增加氧化剂过量系数可降低燃烧室总温,且增益系数有所增大。
激光器 化学激光器 增益发生器 两步燃烧 气膜冷却 
中国激光
2010, 37(8): 1967
李珂 1,*石鹏 1张晓波 2王声波 1[ ... ]李永平 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 物理系,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230026
3 安徽省光电子科学与技术重点实验室,安徽 合肥 230026
提出了一种基于双透镜系统的衍射光学元件(DOE)设计方法。在双透镜系统中,光束的传输和聚焦需要用两次菲涅耳衍射来表示,为了加快计算速度,将菲涅耳公式转化为包含快速傅里叶变换的形式来使传统的迭代算法满足不同的设计环境需求。用此设计方法,在理论上得到了超过90%的衍射效率,并对由此方法设计出的元件进行了加工制作和实验测试,测试结果显示,达到了预期的光束整形效果,对于更加复杂系统的DOE设计有一定的参考价值,对高功率激光系统可能存在潜在功用。
光学制造 衍射光学元件 光束整形 双透镜系统 迭代算法 
中国激光
2010, 37(8): 1972
周田华 1,2,*陈卫标 1,2贺岩 1,2朱小磊 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 先进激光技术与应用系统实验室,上海 201800
2 上海市全固态激光器及应用技术重点实验室,上海 201800
激光雷达在海洋遥感、测绘及监测等应用中具有重要前景。海面由于各种因素总存在一定粗糙度,影响水下激光穿过海气界面后的光学特性,导致出射光束漂移和光斑畸变,使得出射光场分布特性复杂,成为制约激光在海洋环境上下行有效传输的重要问题。为了分析海气界面对激光传输的影响,基于几何光学理论分析、三维海浪模拟和蒙特卡罗仿真,并辅以水池观测实验加以验证,对水下向上传输激光束通过海气界面的出射光场分布特性进行研究。结果表明,在上行准直激光束垂直向上发射的情况下,光束主要集中在中心指向±10°范围以内,通过采用合理的发射方式和设置适当的技术参数,将可以在一定程度上减弱海气界面的影响,促进激光在海洋相关领域的实际应用。
大气与海洋光学 海气界面 三维海浪模拟 蒙特卡罗法 水下激光 
中国激光
2010, 37(8): 1978
作者单位
摘要
1 四川大学 激光物理与化学研究所,四川 成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系,河南 洛阳 471022
从随机电磁光束的相干和偏振性的统一理论出发,利用交叉谱密度矩阵传输公式,推导出随机双曲余弦高斯(ChG)电磁光束通过透镜后2×2交叉谱密度矩阵的传输解析公式,并用以表示任意两点的互偏振度,即纵向互偏振度(LDCP)和横向互偏振度(TDCP)。研究表明,随机ChG电磁光束的互偏振度与透镜焦距及随机ChG电磁光束的参数,例如随机ChG电磁光束系数比、离心参数和自相关长度等有关。随机高斯谢尔模型(GSM)电磁光束通过透镜的互偏振度可作为随机ChG电磁光束离心参数为0的特例得出。对主要结果用数值计算作了说明,并给出相应的物理解释。
物理光学 互偏振度 随机双曲余弦高斯电磁光束 交叉谱密度矩阵 
中国激光
2010, 37(8): 1983
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
分布式光纤拉曼放大器(DFRA)因其特有的在线、宽带、低噪声等特点越来越引起人们的重视。利用其在线以及低噪声的特点,将其用作远程光纤水听器(FOH)系统的在线放大器,并测量引入分布式光纤拉曼放大前后系统噪声的变化情况。实验结果表明,分布式光纤拉曼放大器作为在线放大器应用于远程光纤水听器系统后,系统的强度噪声和相位噪声的增加量均小于2 dB。同时,将分布式光纤拉曼放大器与目前广泛应用的掺铒光纤放大器(EDFA)进行对比,发现前者具有更好的噪声性能。因此,分布式光纤拉曼放大器可用作远程光纤水听器系统的在线光放大器。
传感器 光纤拉曼放大 在线 强度噪声 相位噪声 
中国激光
2010, 37(8): 1990
作者单位
摘要
1 大连理工大学 物理与光电工程学院,辽宁 大连 116024
2 大连民族学院理学院,辽宁 大连 116600
发现高频聚焦CO2激光脉冲三束对称写入法制备的长周期光纤光栅(LPFG)具有新奇的扭曲特性:首先,当被扭曲光纤和长周期光纤光栅长度接近时,扭曲特性有明显的方向相关性,顺时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而减小;逆时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而增大,并与之成良好的线性关系,其平均灵敏度分别为0.133 nm/(rad·m-1)和0.061 dBm/(rad·m-1);其次,当被扭曲光纤远长于长周期光纤光栅时,扭曲特性随扭曲率变化周期性起伏,而且起伏次数(10次)超过光纤被扭曲周数(6周),但整体特性基本保持不变。利用扭转光栅导致椭圆双折射理论对扭曲特性进行了解释,并发现光栅内部固有线性双折射对扭曲特性有着重要的作用。
光栅 长周期光纤光栅 扭曲特性 高频CO2激光脉冲 三束对称写入法 
中国激光
2010, 37(8): 1996
作者单位
摘要
1 嘉兴学院机电工程学院,浙江 嘉兴 314001
2 湖州师范学院 理学院,浙江 湖州 313000
3 浙江工业大学 激光与光电子技术研究所,浙江 杭州 310023
提出一种基于白光干涉原理的新型微纳光纤传感器,并利用该传感器测量不同浓度的葡萄糖溶液引起的折射率的微小变化,通过数值求解麦克斯韦方程获得微纳光纤信号光的相位变化与外界溶液的折射率变化关系。实验测量结果证明利用该传感器获得的测量值与理论值基本一致。所设计的传感器具有灵敏度高、结构紧凑、易于和其他光电器件集成等优点。
传感器 微纳光纤 白光干涉 折射率 灵敏度 
中国激光
2010, 37(8): 2001
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
根据瑞利散射双边缘技术测风原理,模拟仿真了不同大气温度下直接探测多普勒激光测风雷达的响应函数曲线,分析了大气温度对风速测量的影响。仿真结果表明,对不同的大气温度,系统有不同的响应曲线,同时风速越大,大气温度对风速测量的影响也越大。因此在系统设计中,需要根据最大风速和风速精度要求,确定所需大气温度分布精度,在风速反演中进行温度校正。通过数值仿真的方法,获得了在不同风速和大气温度下温度误差导致的风速误差估算公式。
激光技术 多普勒激光测风雷达 双边缘 瑞利散射 温度校正 
中国激光
2010, 37(8): 2005
作者单位
摘要
中国海洋大学 工程学院,山东 青岛 266100
为了对水下物体进行高速度、大范围的三维测量,提出了水下线结构光自扫描三维测量技术。采用振镜将激光面反射到被测空间,激光面与被测物体相交形成光条并被摄像机拍摄,根据像面上光条中每一点的位置计算出该点由于折射产生的偏移大小并加以补偿。再利用考虑折射后的光平面水中部分在振镜坐标系下的方程,求出物体表面的三维坐标。实验结果表明,所提出的水下自扫描系统模型及水下三维测量方法可行,在深度为0.5-1 m,测量高度为0.5 m,测量宽度为0.6 m的空间内测量精度达到0.7 mm。
水下测量 视觉探测 线结构光自扫描 激光三角法 折射 
中国激光
2010, 37(8): 2010
黄旭锋 1,2,*步扬 1,2王向朝 1,2
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 100049
大气偏振图景检测精度直接决定了系统载体的导航定位精度。基于视觉仿生原理,提出了一种四通道时分复用(TDM)大气偏振图景检测技术。该技术采用2组4个探测通道和时分复用技术实现大气偏振信号分时检测,获得大气偏振图景信息。与已有技术相比,该技术既简化了测量系统,又有效减少了通道信号增益差异与大气光强变化对探测信号的影响。实验表明,基于视觉仿生原理的大气偏振检测技术能够明显降低大气偏振测量误差,提高大气偏振测量精度。基于该技术的仿生偏振检测系统能够获得定位级的星体位置信息,实现载体的自主导航定位。
大气光学 大气偏振 偏振检测 仿生 时分复用 
中国激光
2010, 37(8): 2015
作者单位
摘要
太原理工大学 理学院物理与光电工程系,山西 太原 030024
提出一种利用宽带混沌信号检测传输线断点故障的方法,并利用混沌半导体激光器进行了实验验证。该方法利用激光器的非线性产生宽带混沌激光,并光电转换为宽带混沌电信号;将混沌信号分为两路分别作为参考信号和探测信号,通过相关法对比参考信号确定探测信号的回波延时、定位断点。断点定位精度和分辨率取决于回波延时的分辨率。实验结果表明,利用普通的半导体激光器即可实现7.5 cm的分辨率。
光通信 断点测量 半导体激光器 混沌 同轴电缆 时域反射测量 
中国激光
2010, 37(8): 2020
作者单位
摘要
中国科学院 上海光学精密机械研究所 强激光物理国家重点实验室,信息光学实验室,上海 201800
介绍了一种适用于管道内壁缺陷检测的三维重建系统。利用条纹投影的傅里叶变换轮廓术,采用两个普通显微物镜及振幅光栅构建了一套测量管道内壁三维形貌的装置,并对该装置进行了实验测试。利用显微物镜能得到小型物体放大清晰的像,从而实现了测量小型物体的三维形貌。此装置在驱动机构的带动下沿着管道轴线行进时,可以对管道内壁状况进行实时非接触检测,从计算机中重构出内壁的三维形貌具有较高的精度。实验结果证实了此方法的有效性和实用性。这种方法能缩小整个投影装置的体积,易于实现装置集成化,并能很好地应用于管道内壁的三维形貌的测量,具有明显的实用前景。
光学测量 傅里叶变换轮廓术 结构光 条纹投影 管道内壁 
中国激光
2010, 37(8): 2025
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 应用光学国家重点实验室,长春 吉林 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
光刻投影物镜元件面形精度为纳米量级,因此要求检测精度为纳米到亚纳米量级。为了完成光刻投影物镜的光学元件面形检测任务,提出了利用菲佐型干涉仪进行检测的方法。通过理论分析和计算模拟,分别对相移误差、参考面误差、探测器非线性误差等系统误差以及光源稳定性、环境控制等影响干涉仪测量精度的主要因素进行分析,给出了测量误差大小与干涉仪结构参数之间的关系。计算结果表明,限制菲佐干涉仪检测精度的主要因素是参考面的精度和环境的影响。针对以上结果给出了提高干涉仪测量精度与减小测量误差的方法,对高精度菲佐干涉仪的研制具有一定的参考价值。
测量 误差分析 参考面精度 环境控制 菲佐干涉仪 
中国激光
2010, 37(8): 2029
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
以提高磷酸盐激光钕玻璃耐热冲击性能为目的,研究了一种用碱和酸缓冲液相结合处理磷酸盐激光钕玻璃表面的方法。通过对比该方法与303砂细磨、混合强酸处理和化学机械抛光3种方法处理后的表面形貌和机械性能,发现该表面处理方法可以减少玻璃表面的显微缺陷,从而显著提高表面显微硬度、抗折强度。实验结果表明采用该表面处理方法可提高磷酸盐激光钕玻璃在重复频率氙灯抽运下的热破坏阈值和激光效率。
材料 磷酸盐激光玻璃 表面处理方法 表面酸碱处理 表面缺陷 
中国激光
2010, 37(8): 2035
作者单位
摘要
重庆工商大学 计信学院,重庆 400067
利用电磁波在一维矩形掺杂光子晶体中横向受限的条件,推导出电磁波在一维矩形掺杂光子晶体中各个模式满足的关系式。研究了TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和杂质光学厚度的变化规律。利用缺陷模随模式量子数的变化规律可以实现多通道滤波,利用缺陷模随杂质光学厚度的变化规律可以实现调谐滤波。
矩形光子晶体 受限 缺陷模 滤波 
中国激光
2010, 37(8): 2041
作者单位
摘要
1 河南大学 物理与电子学院,河南 开封 475004
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
各向异性吸收的菌紫质(BR)分子可以看作一个电偶极子。由大量随机取向的BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上呈现光学各向同性。在线偏振光照射下,电偶极矩取向与激发光的偏振方向一致或接近的BR分子被激发到中间态,产生光致异构,而电偶极矩与激发光偏振方向垂直的BR分子大部分仍处于基态。分子结构的改变导致其折射率和吸收系数发生变化,从而使BR薄膜呈现出宏观的光学各向异性。利用抽运探测法测量了BR薄膜的光致双折射特性,并通过BR分子光循环的二态模型对实验结果进行了理论模拟。实验与理论计算结果符合较好。
信息光学 光致各向异性 光致双折射 菌紫质 
中国激光
2010, 37(8): 2045
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,中国科学院强激光材料重点实验室,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
膜厚均匀性是评价光学薄膜的重要标准之一。膜厚均匀性不好,膜系特性就会遭到严重破坏。作为用于光学薄膜的主要低折射率材料,SiO2导热性很弱,且以升华的方式进行蒸发,具有特殊的蒸发特性,导致在利用电子束加热蒸发方式镀膜的过程中,膜厚分布会发生明显变化,从而严重影响薄膜质量。为了分析SiO2材料蒸发特性对膜厚均匀性的影响,对电子束焦斑热量分布进行了计算模拟,据此得到蒸发质量的分布。根据蒸发质量分布和蒸发源表面各点蒸发角的变化,计算了蒸发源在空间球面和空间平面上的分布。根据分析结果,总结了SiO2材料蒸发特性对膜厚均匀性产生影响的原因及膜厚分布的特点,为调整和改进SiO2材料镀膜工艺提供参考。
薄膜 光学薄膜制备 SiO2材料 热量分布 蒸发特性 
中国激光
2010, 37(8): 2051
作者单位
摘要
江苏大学 机械工程学院,江苏 镇江 212013
为了研究铁磁薄膜材料在飞秒激光作用下的热化动力学过程,采用有限差分法对三温(3T)模型进行了数值求解,并结合飞秒抽运探测实验进行了分析。引进一个相当于自旋比热容常数的系数来描述自旋比热随自旋温度的变化趋势,对其合理性进行了详细研究。首先对镍铁合金薄膜在抽运激光下反射率变化进行了测量和模拟,修正后的模型模拟结果和实验结果吻合得较好,进一步研究了反射率变化峰值随激光功率的变化情况;其次对不同厚度的镍薄膜的超快热化动力学进行了分析,当薄膜厚度小于光透深度时,电子、自旋的峰值温度以及系统达到平衡时的温度显著升高,当薄膜厚度大于光透深度时,薄膜厚度的增大对热化动力学过程影响不大。
薄膜 铁磁薄膜 热化动力学 有限差分法 三温模型 
中国激光
2010, 37(8): 2057
作者单位
摘要
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
中国科学院“计划”和合肥工业大学博士基金(GDBJ2008043)资助课题。
薄膜 类金刚石薄膜 脉冲激光沉积法 衬底温度 表面形貌 微观结构 sp3/ sp2比值 迁移 
中国激光
2010, 37(8): 2063
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
为了研制低损耗、高性能的193 nm氟化物高反膜,对193 nm氟化物高反膜的设计、制备与性能分析进行了深入探讨。用挡板法和预镀层技术相结合,实现了在现有镀膜机上对193 nm薄膜的膜厚控制。在熔石英基底(JGS1)上,用热舟蒸发制备了不同氟化物材料组合高反膜,对不同氟化物材料组合高反膜的反射率、透射率和光学损耗等光学特性,横截面形貌和表面粗糙度等微结构以及应力等特性进行了讨论和比较。在对不同材料组合高反膜性能分析比较的基础上,对应用于高反膜膜材料组合进行了优化选择,以NdF3/AlF3为材料对,设计制备了193 nm高反膜。193 nm氟化物高反膜的反射率达到96%。
薄膜 氟化物薄膜 高反膜 预镀层技术 
中国激光
2010, 37(8): 2068
作者单位
摘要
江苏大学 机械工程学院,江苏 镇江 212013
激光冲击后在其金属表面形成一定形式的残余压应力,可对材料表面进行改性处理。采用ABAQUS有限元软件,研究激光功率密度、光斑形状对板料表层残余应力场分布的影响,探索残余应力场机制。结果表明,提高激光功率密度可以增加板料表层残余应力场,但随功率密度增大会产生“残余应力洞”现象;激光冲击后材料位移和表面应力动态响应分析表明,材料表面受冲击与材料弹性力作用产生振荡过程,冲击光斑边缘产生反射波(稀疏波)的反向加载,引起反向塑性变形,形成“残余应力洞”现象;光斑形状影响稀疏波向中心汇聚,造成中心残余压应力不同的缺失。该研究为工艺参数优化,减少冲击中心残余应力缺乏,获得更好的激光冲击处理强化效果提供依据。
激光技术 残余应力洞 激光冲击处理 功率密度 光斑形状 
中国激光
2010, 37(8): 2073
作者单位
摘要
苏州大学 机电工程学院,江苏 苏州 215021
激光填丝焊是一种具有广泛应用领域的焊接工艺。针对现有旁送丝填焊工艺存在的不足,提出了光束中空、正向同轴送丝创新方案。利用所研制的光内同轴送丝焊接装置进行了焊接试验。结果表明,同轴送丝焊接具有光丝耦合姿态固定、热源对称、能量分布合理等突出优势。焊缝表面光滑平整,截面形状对称。焊缝质量各向同性,适用于一维和多维焊接。对变动激光功率、扫描速度和送丝速度进行了工艺试验,获得了一组优化的工艺参数。焊缝的扫描电镜(SEM)分析和拉伸试验表明,激光光内同轴送丝所获得的焊道组织致密、均匀,无气孔、夹渣等缺陷,是理想的激热激冷组织;焊缝与基材结合牢固,结合区无明显缺陷。
激光技术 激光填丝焊 环形激光 光内同轴送丝 
中国激光
2010, 37(8): 2080
作者单位
摘要
1 贵州冶金化工研究所,贵州 贵阳 550002
2 贵州永红航空机械有限责任公司,贵州 贵阳 550009
为了研究Ti对Co基合金涂层组织及性能的影响,采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Co基合金涂层及Ti/Co基合金复合涂层,对比研究两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损性能。结果表明,Co基合金涂层主要组成相为γ-Co,ε-Co,Cr23C6等;Ti/Co基合金复合涂层组成γ-Co,ε-Co,Cr23C6,TiC等。Co基合金涂层由发达的γ-Co枝晶和其间共晶组织所组成,Ti/Co基合金涂层典型组织为等轴固溶体以及细小的共晶组织;研究发现原位生成的TiC对熔覆层的组织有显著的改善作用,促使其由树枝晶向等轴晶转化,从而细化组织。
激光技术 钴基合金涂层 激光熔覆 显微硬度 
中国激光
2010, 37(8): 2086
作者单位
摘要
1 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南 长沙 410082
2 厦门理工学院 机械工程系,福建 厦门 361024
针对车用5052铝合金进行了高功率光纤激光搭接深熔焊试验研究,分析了光纤激光焊接的主要影响因素,并对接头组织和力学性能进行了测试。通过对车用铝合金光纤激光焊接特性的分析得出,传输光路的光纤芯径、板间间隙的大小、保护气体的种类和保护方式等对搭接接头形貌有着重要的影响。采用高功率光纤激光焊接时,速度快,熔池及热影响区(HAZ)窄。在适宜的焊接工艺参数下,光纤激光焊接接头上、下表面焊缝形貌平整连续;焊缝区显微硬度高于母材;接头抗拉伸强度高于抗拉剪强度,断口出现在搭接焊缝一侧的热影响区内,断口以韧窝形貌为主,属于以韧性断裂为主、脆性断裂为辅的混合断裂。
激光技术 车用铝合金 光纤激光器 搭接焊 工艺参数 力学性能 
中国激光
2010, 37(8): 2091
作者单位
摘要
海军航空工程学院 青岛分院,山东 青岛 266041
为解决飞机结构损伤激光在线快速修复过程中同轴送粉喷嘴气体保护效果不佳的问题,利用粒子图像测速(PIV)、烟雾流动显示技术和Fluent软件对喷嘴保护气体流场进行了研究。系统分析了喷嘴气流速度变化、侧吹气流速度对喷嘴气体冲击射流场的影响。结果表明,当喷嘴三个喷口气流速度接近一致时,湍流扩散区消失,流场稳定。当喷嘴中心气流速度小于外环气流速度时,工件表面出现旋涡,破坏了流场的稳定性。侧风对喷嘴气体保护范围影响较大,随着侧风速度增大,气流轴线偏离喷嘴轴线距离增大。当侧风速度超过喷嘴气流速度50%时,喷嘴保护气流混入空气,完全失去对金属熔池的保护。
激光技术 保护气体流场 粒子图像测速 烟雾流动显示 同轴送粉喷嘴 
中国激光
2010, 37(8): 2098
作者单位
摘要
1 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室,陕西 西安 710072
2 上海交通大学 材料学院,上海 200240
研究了块体Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金在脉冲激光重熔下的组织演化行为。激光熔凝区始终保持非晶结构,热影响区(HAZ)在激光能量密度大或者扫描速度慢时晶化倾向大,扫描速度≥15 mm/s时可避免晶化,但发生结构弛豫过程。热影响区非晶部分晶化时,晶化为内部具有层状共生生长结构的球状晶粒,晶化尺度为微米级,晶化相由四方相Zr2Cu及面心立方相Zr2Ni组成。熔池底部位置的热影响区较熔池靠近表面边缘晶化严重。熔池底部热影响区的晶粒尺寸随远离熔凝区逐渐变小,且晶粒内部的层数在热影响区呈现靠近熔凝区侧多于靠近基材侧的趋势。
激光技术 非晶 激光重熔 热影响区 晶化 
中国激光
2010, 37(8): 2104
作者单位
摘要
江苏大学 机械学院江苏省光子制造科学与技术省重点实验室,江苏 镇江 212013
对00Cr12合金耐热钢选用合适的参数进行激光冲击强化(LSP),并对其疲劳极限进行了快速测定。探讨和分析了激光冲击前后00Cr12合金表层残余应力与微观组织的变化对其疲劳寿命的影响。试验结果表明,激光冲击诱使材料表面产生了弹塑性形变,从而在表层产生了残余压应力与高密度位错,有效地提高了疲劳寿命。00Cr12合金试样经激光冲击强化后,寿命是未处理的1.6倍。所选用的Locati阶梯式疲劳试验方法与传统的升降法所得到的结果相比,相对误差较小,可快速地为机械的疲劳设计提供可靠的数据。
激光技术 激光冲击处理 00Cr12合金 疲劳强度 
中国激光
2010, 37(8): 2111
作者单位
摘要
河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454000
利用CO2激光在Q235低碳钢表面激光熔覆制备Ni60合金。分别用扫描电镜、能谱分析、显微硬度计对熔覆层的微观组织、成分分布、显微硬度进行了测定与分析。结果表明,激光熔覆Ni60涂层组织为典型的快速凝固组织。熔覆层底部为垂直于界面生长的胞状结构,中部为树枝状结构且晶粒生长具有单一方向性,顶部也为枝状结构,其晶粒生长呈多向性。枝晶间存在着大量的共晶化合物,黑色区域内含有大量的合金渗碳体等金属间化合物。通过固溶强化、弥散强化、硬质相强化以及细晶强化作用,熔覆层的显微硬度明显高于基材,达到了强化表面的目的。
激光技术 激光熔覆 镍基合金 组织形貌 成分分布 硬度 
中国激光
2010, 37(8): 2116
作者单位
摘要
江苏大学 机械工程学院,江苏,镇江 212013
利用高能高重复频率钕玻璃激光器对7050铝合金进行了冲击强化处理。研究了在激光介质抽运功率保持不变的情况下,通过改变放大自发辐射(ASE)的大小,激光冲击强化7050铝合金,并用X射线衍射技术测量7050铝合金表面产生的残余应力。结果表明,在保持激光介质抽运功率不变的情况下,ASE和铝合金表面产生的残余应力有一定的关系。随着ASE的增大,铝合金表面产生的残余压应力逐渐减小;当ASE增大到16.20 J时,吸收层铝箔已经被完全熔融,有效脉冲直接冲击铝合金表面,在铝合金表面产生21 MPa的拉应力,直接影响激光冲击的强化效果。
激光技术 激光冲击强化 放大自发辐射 残余应力 7050铝合金 
中国激光
2010, 37(8): 2121
作者单位
摘要
华南理工大学 电力学院,广东 广州 510640
将激光诱导击穿光谱技术应用于钢铁检测,研究了不同金相组织对激光诱导钢铁等离子体特性的影响。选用45#钢,通过热处理,分别得到珠光体+铁素体、贝氏体和马氏体3种不同金相组织的钢铁样品。分析了不同激光脉冲能量下,3种不同金相组织的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度的变化规律。实验结果表明,不同金相组织钢铁的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度随脉冲能量的变化趋势基本一致。相同实验条件下,珠光体+铁素体组织的等离子体温度、电子密度和元素谱线强度均较大,贝氏体组织次之,马氏体组织最小。
激光技术 等离子体物理学 激光诱导击穿光谱 金相组织 谱线强度 等离子体温度 电子密度 
中国激光
2010, 37(8): 2126
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
研究了激光诱导放电(LGD)材料表面离散处理的机理和加工方法。在机理研究中发现激光诱导在大尺度上(放电点间隔)和小尺度上(放电点内部)都抑制了放电的随机性,实现了放电点位置的设定,增加了强化深度,提高了放电点的一致性。在LGD表面毛化研究中,发现随着峰值电流的升高,毛化坑凸起高度和毛化表面粗糙度(SRa)随之增大,毛化坑凸起的硬度达到1000 HV。在LGD表面强化研究中,发现通过控制放电电流和脉冲宽度能够获得不同径深比的强化点横截面形貌。在长脉冲宽度下强化点的径深比相似,高电流下的强化点直径更大,强化层更深,低电流则相反。在短脉冲宽度下强化点的深度相似,而高电流的径深比更大,低电流则相反。
激光技术 激光诱导放电 表面离散处理 表面毛化 表面强化 
中国激光
2010, 37(8): 2131
作者单位
摘要
1 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 约翰·开普勒大学 实验物理研究所,林茨 A-4040,奥地利
利用自主研发设计的波长为355 nm的纳秒脉冲激光微加工系统,在硅(100)表面进行照射加工,形成了线槽宽度约25 μm的微结构。利用荧光显微检测和光谱检测等观测手段,对形成的线槽结构进行观测分析,发现加工过的区域可以发生强烈的光致发光现象。使用波长范围为400-440 nm的照明光照射加工区域,可以激发出波长范围为400-700 nm的荧光,且荧光光强随时间呈现指数衰减变化。从而证实了纳秒脉冲激光的照射加工改变了硅材料的光学属性,为利用脉冲激光加工制备硅基光电器件和结构进行了探索。
激光技术 纳秒脉冲激光 微加工 荧光检测 硅(100) 
中国激光
2010, 37(8): 2139
作者单位
摘要
江苏大学 机械工程学院,江苏 镇江 212013
金属板材的激光弯曲成形是一种新型非接触、无模和无外力、无回弹的柔性成形方法,其弯曲过程受到许多工艺因素的影响。以航空用铝锂合金薄板为研究对象,用半导体激光器对影响板材激光弯曲成形的主要因素进行了系统的试验研究。研究结果表明,在其他工艺参数一定的条件下,弯曲角度随着激光功率、扫描次数、板材宽度的增大而增大;随着扫描速度的增大,弯曲角度先增大后减小;随着扫描线距自由端的增大,弯曲角度先减小后增大;随着光斑直径的增大,弯曲角度先减小,后增大,再减小;随着板材厚度的增大,弯曲角度减小。
激光技术 激光弯曲成形 铝锂合金 半导体激光器 薄板 
中国激光
2010, 37(8): 2143
作者单位
摘要
华中科技大学 光电子科学与工程学院武汉光电国家实验室(筹)激光部,湖北 武汉 430074
以纳米氧化锡(SnO2)粉末为原料,有机溶剂为载体,配置了SnO2浆料,通过激光微熔覆技术在氧化铝基板上制备了SnO2气敏膜。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)分析研究了激光功率对SnO2气敏膜微观结构和气敏特性的影响规律。实验表明,随着激光功率的升高,纳米SnO2的晶粒逐渐长大,气敏膜对乙醇气体的灵敏度逐渐降低;激光微熔覆制备的气敏膜对体积分数为2×10-3乙醇气体的灵敏度最高达到8.6,与传统丝网印刷工艺制备的气敏膜性能相当。
激光技术 气敏膜 激光微熔覆 氧化锡 
中国激光
2010, 37(8): 2149
作者单位
摘要
西北工业大学 凝固技术国家重点实验室,陕西 西安 710072
研究了混合元素法激光立体成形(LSF)钛合金,结合激光熔池内粉末颗粒熔化时间的计算以及熔池固液界面运动分析,揭示了混合元素法激光立体成形熔覆层内未熔粉末颗粒的形成机理,即元素粉末颗粒进入激光熔池内的“不熔区”是导致合金熔覆层内产生未熔粉末颗粒的根本原因。熔覆材料为球形时,未熔粉末颗粒呈“月牙”形或球形,实验观察结果与理论分析吻合很好。进一步研究了Ti-xAl-yV合金熔覆层内成分偏析带的形貌特征及产生条件:元素V含量较高时,Ti-xAl-yV合金熔覆层内易产生规律分布的成分偏析带,这是由于激光熔池内固液界面前沿熔体流动速度过低、合金化不充分而导致的。通过控制粉末输送参数、粉末性质参数和成形工艺条件,能够获得成分均匀的合金熔覆层。
激光技术 激光立体成形 混合元素粉末 钛合金 熔池 合金化 
中国激光
2010, 37(8): 2154
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 南通大学 机械工程学院,江苏 南通 226019
提出了涂层-基体界面结合强度的单脉冲激光离散划痕快速检测的新方法,针对该方法设计了一种实现离散划痕的自动化装置。通过检测典型涂层失效建立失效数据库;激光器系统采用优选算法逼近使涂层失效的激光功率密度范围;检测系统通过功率计检测涂层表面红外光束反射得出涂层表面形貌的特征参数;将检测系统得出的参数与失效数据库进行比较,得出激光器下一点激光输出功率。逐步逼近,最终实现对涂层失效阈值的确定,智能化地实现了离散划痕任务。
激光技术 优选算法 划痕装置 激光划痕 
中国激光
2010, 37(8): 2160
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技术科学教育部重点实验室,天津 300072
2 天津市力能激光技术有限公司,天津 300072
由于人机工程和仿生学设计的需要,空间曲面越来越多地出现在产品设计中,对于这些表面起伏比较大的工件的激光标刻,必须采用动态调焦三轴光束控制技术。分析了动态扩束调焦的原理,从离焦量与像场腰斑位置和大小的关系确定了调焦范围,给出了动态扩束聚焦镜的设计方法。将动态聚焦镜与X,Y方向扫描振镜一起搭建了三维激光标刻系统,在自由曲面上的标刻实验验证了系统的可行性,这种标记方式同样适用于其他二维平面的加工。
激光光学 激光标刻 空间曲面 动态调焦 高斯光束 后聚焦扫描 
中国激光
2010, 37(8): 2165
作者单位
摘要
1 河南师范大学 生命科学学院,河南 新乡 453007
2 西北大学 生命科学学院,陕西 西安 710069
用CO2激光(20.1 mW/mm2)辐照小麦种子3 min,待幼苗长至二叶一心时,用质量浓度为100 g/L的聚乙二醇6000(PEG6000)胁迫其幼苗,并通过添加过氧化氢酶(catalase,CAT;H2O2清除剂)、抗坏血酸(ascorbate,AsA;H2O2清除剂)和二苯基碘(diphenylene iodonium,DPI;NADPH氧化酶抑制剂),研究过氧化氢在CO2激光预处理提高小麦耐旱性中的作用。结果表明,激光预处理可使干旱胁迫的小麦幼苗丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量显著降低(p<0.05),而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和CAT活性、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和株高、根长和根干重却显著增加(p<0.05)。而经过适当剂量激光辐照干旱胁迫小麦幼苗再加外源CAT(L+P+C),AsA(L+P+A)或DPI(L+P+D)处理能有效逆转激光对干旱胁迫小麦幼苗的防护作用。从而说明激光预处理主要通过诱导内源H2O2产生而对植物在生理生化水平上起到一定的防护作用,且H2O2的形成与NADPH氧化酶途径有关。
医用光学与生物技术 激光生物学 生理实验 CO2激光 干旱胁迫 
中国激光
2010, 37(8): 2170