文亮   刘博文   宋寰宇   胡明列   宋有建   柴路   朱哲   王清月  

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本论文利用普通大模场面积掺镱保偏双包层光纤为增益介质，采用啁啾脉冲放大技术搭建了全保偏光纤飞秒激光放大系统。由于全保偏光纤结构，系统具有较高的集成度和长期稳定性。将系统中积累三阶色散与放大过程中引入的非线性啁啾相互补偿，通过控制展宽光纤的长度，优化压缩后脉冲质量和宽度。同时分析了周期性光谱调制对放大输出的影响，通过优化保偏（2+1）×1光纤合束器的制作工艺，解决了其引起的周期性光谱调制问题，最终获得重复频率为111 MHz，压缩后输出平均功率为9 W，对应脉宽为260 fs，单脉冲能量为81 nJ，保偏比为13 dB的高质量飞秒激光脉冲输出。

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龙婧   熊伟   刘莹   姜澜   陆永枫  

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双光子聚合(TPP)激光直写技术因具有超高的空间分辨率和真三维微纳制造能力，在三维微纳功能器件制造领域有着巨大的发展前景。本文介绍了碳纳米管（CNTs）复合材料分散性、定向排布和组装方面的研究进展，并详细介绍了利用TPP激光直写技术，实现多壁碳纳米管（MWNTs）在三维空间的定向排布和分子组装。通过加入硫醇（thiol）分子，提升了MWNTs聚合物复合材料的碳纳米管分散品质和掺杂浓度，增强了碳纳米管复合材料在电学、光学、机械方面的性能，并成功实现了三维碳纳米管功能器件的制造。研究表明通过将TPP激光直写技术与热退火工艺相结合，可以实现对碳纳米管簇的排列方向和位置的精确控制。

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刘力谱   张世杰   杨宏   龚旗煌   李焱  

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利用拉盖尔-高斯模式光束叠加产生的双螺旋光束，通过单次曝光双光子聚合可制备出双螺旋微结构。为了增强手性及谱宽，必须增加螺旋微结构的螺旋圈数，要求选择模式面上斜率更大的模式进行叠加，但是又导致旁瓣光较强，在聚合过程中将双螺旋的两个主瓣粘连到一起。本文提出了紧聚焦下的优化方法，可以明显抑制旁瓣光，得到符合要求的纯相位板，并通过单次曝光聚合了螺旋圈数高的无粘连的双螺旋微结构。

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郝艳飞   孙明营   时双   潘雪   朱健强  

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研究了皮秒烧蚀切割K9玻璃过程中后表面烧蚀损伤现象。实验结果表明，激光聚焦在前表面进行烧蚀切割时，后表面将出现严重的附带烧蚀损伤，且后表面烧蚀形貌和规律与前表面显著不同。单点单脉冲激光烧蚀时，后表面烧蚀阈值小于前表面，入射与反射激光在前后表面的干涉效果不同是其主要原因；前表面烧蚀坑横向尺寸随激光通量增大时增加速率大于后表面。单点多脉冲激光烧蚀时，后表面烧蚀深度随着脉冲数目的增加呈类对数增长，最后趋于饱和。激光扫描烧蚀切割时，比较了后表面烧蚀特性与前表面的区别，分析了激光能量密度、扫描次数和速度等对后表面损伤的影响,后表面烧蚀宽度大于前表面。根据后表面烧蚀形貌和质量，优化了激光单行单次扫描时激光能量密度和扫描速度等参数。最后，讨论了后表面烧蚀损伤的物理机理，提出了抑制后表面损伤的方法。

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虞宙   胡俊   张文杰  

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钛合金具有优良的综合性能，作为医用金属植入材料广泛的应用于临床医学，而在钛合金植入物表面进行微造型有助于提高钛合金的生物相容性。论文采用1064nm波长的皮秒激光在钛合金（TC4）表面进行微造型实验，并验证微造型的生物相容性。设计正交试验，通过扫描电镜、扫描探针显微镜、共聚焦显微镜，分析了样件表面形貌，建立微造型几何尺寸与激光参数的关系，确立了制备可控微沟槽结构的最优工艺参数,完成钛合金微造型样件制备。进行了大鼠骨髓间充质干细胞培养和免疫荧光观察细胞骨架实验。实验表明，微造型对细胞生长起到促进和引导作用。

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余佳   何书通   宋寰宇   王清月   胡明列  

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研究了使用掺镱光子晶体光纤飞秒激光放大系统作为加工光源，利用激光诱导前向转移(LIFT)技术，对铜膜进行加工，产生纳米结构。通过控制飞秒激光光源参数，得到不同纳米结构的金属薄膜。首先在功率较低时，能够得到纳米团簇；随着功率升高，团簇尺寸变大；到达一定功率时，出现纳米线结构。通过对实验现象的观察分析，探讨了飞秒激光与材料相互作用时发生的物理过程。利用该机理，对20nm，40nm，200nm三种厚度的铜膜在相同实验条件下的结果进行比较，获得了产生纳米团簇和纳米线结构薄膜的最佳条件。

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乔红贞   王飞   张楠   杨建军  

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通过控制飞秒激光脉冲分别在线偏振和角向偏振条件下的入射脉冲个数，我们在金属钨材料表面获得了周期性亚波长条纹和金属纳米线复合而成的新型微纳米结构。对实验结果的研究分析表明，线偏振激光脉冲诱导形成亚波长表面条纹结构的周期和脊面宽度随脉冲个数的增加而减小；在两种不同偏振情况下，飞秒激光脉冲在样品表面诱导形成的金属纳米线结构随激光脉冲个数的增加逐渐趋于消失，而形成微纳米结构的区域面积随激光脉冲个数逐渐增加而增大，并在飞秒激光脉冲个数为150时趋于不变。

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柳森   王欢   张永来  

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对利用飞秒激光诱导银纳米布线的精度进行研究,并将其应用到银微纳器件的加工制作领域。对飞秒激光与银离子前驱体溶液的相互作用进行了实验，通过对飞秒激光功率、曝光时间、银离子前驱体中表面活性剂种类以及浓度的调控，利用扫描电子显微镜对布线结构进行表征，得到140纳米宽的银纳米线。利用飞秒激光制备出一组银微纳图案和微型催化反应器。该研究为银微纳结构图案制备以及复杂衬底上金属功能器件集成提供了新的技术。

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胡小豹   郝强   郭政儒   曾和平  

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本实验搭建了中心波长为1064 nm的光纤激光器装置。全保偏光纤结构的锁模脉冲种子源结合选频单元和全光纤放大器，实现了重复频率连续可调、脉冲串中脉冲数可选、微焦量级单脉冲能量的皮秒激光输出。此外，实验开展了利用该光源装置的隐形切割技术。通过优化选取激光器的输出参数，对厚度为110 μm的蓝宝石晶圆进行了切片。观察多种激光参数下切片后的微观形貌，发现单脉冲能量、脉冲串的脉冲数以及光束的光斑圆度会显著影响切割效果。最终得出，在重复频率100 kHz、脉冲串内7脉冲、光斑圆度大于97%，平均功率0.37 W时、600 mm/s的划切速度，芯片外观最佳，电性能良率高达99.58%。

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张宝菊   卢克清   高立许   赵冲  

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报道了中心对称光折变晶体中Kagome型光格子内缺陷孤子的存在及其稳定性。当缺陷为正时，缺陷孤子只存在于半无限带隙内，低功率缺陷孤子是稳定的，高功率缺陷孤子是不稳定的。当缺陷为负时，缺陷孤子存在于半无限带隙和第一带隙内，在半无限带隙内，中值功率缺陷孤子是稳定的，高功率和低功率缺陷孤子是不稳定的；在第一带隙内，缺陷孤子都是稳定的。

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王亚军   袁心强   石斌   张倩   陈涛  

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采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术结合偏最小二乘判别分析（PLS-DA）对新疆、青海和俄罗斯的白色软玉进行产地研究。选取产自新疆、青海、俄罗斯的146个白色透闪石软玉样品作为样品集，从样品集中随机抽取111个样品作为校正集，用于建立PLS-DA识别模型，剩余35个样品作为检验集，用于检测所建立的PLS-DA识别模型的预测效果。采用LIBS对三个产地的软玉样品进行成分分析，选择目标元素Na、K、Al、Li、 Be、Mn、Sr、Zr、Ba、Y、Ce的LIBS特征谱线作为分析谱线，并选取Si元素为内标元素，以其在 288.158nm处的LIBS特征谱线作为内标元素谱线，分别计算各目标元素与内标元素的谱线强度的比值Rx，由Rx组成分自变量矩阵，用于模型的建立与预测。研究结果表明，采用LIBS结合PLS-DA建立的产地判别模型，其校正及验证自变量与实际分类变量的相关系数都大于0.9，PLS-DA识别模型的交叉验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)均小于0.29，利用所建PLS-DA产地识别模型对验证集中新疆、青海、俄罗斯产地的35个白色透闪石软玉样品的识别正确率为92%。研究表明，采用LIBS结合PLS-DA能够快速有效识别三大产地的白色软玉。

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张攀政   菁辉李   冯滔   王利   张志祥   曹兆栋   周申蕾   马伟新   朱俭  

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搭建了全光纤化的大口径磁光隔离器隔离度单次测量系统,体积小且调节灵活方便，在大口径隔离器的在线测量方面具有独特优势。利用光纤器件在光束传输和耦合方面的优势以及磁光隔离器的工作特点，采用透过率相对测量法和静动态对比法实现了隔离度的单次测量。实验可测量动态范围达到33dB以上，且通过调整光纤耦合器分光比可使测量动态范围进一步提高到50dB以上。该方法有效消除了输入信号脉冲功率及偏振态抖动等因素对测量精度的影响，在输入信号脉冲能量和偏振态随机抖动的情况下，仍然可实现抖动PV 2.2%的测量精度。

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王玮   巴音贺希格   宋莹   姜珊   潘明忠  

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光束自动对准技术是扫描干涉场曝光系统中的关键技术之一，两曝光光束位置与角度的重合程度直接影响所制作光栅掩模的槽型质量。针对光束对准过程中在光束调整的两个运动维度之间存在相互耦合的情况，推导出了存在耦合时对准算法的收敛条件，并分析了光路中反射镜与解耦平面之间存在的装调误差对对准性能的影响。分析得出，由于装调误差的存在降低光束对准系统性能，甚至导致对准算法发散，通过调节光路中反射镜M2和解耦平面的距离L2与反射镜M1和解耦平面的距离L1的比值L2/L1可以优化系统的收敛性能，以满足使用要求。实验结果表明，当L2/L1较大时对准系统调节性能较差，收敛速率较慢；当L2/L1较小时光束对准系统可以快速的收敛到目标位置，有效的对光束进行对准调节。以上推导证明与模拟分析可为光束对准系统以及整个曝光光路的设计提供理论指导。

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许儒泉   郭会勇   黎威   梁磊  

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设计并验证了一种采用全光栅光纤（AGF）作为随机反馈介质的窄线宽随机光纤激光器（RFL）。采用相位掩模法在拉丝塔在线制作单模光纤纤芯上在线连续刻写0.3 mm长布拉格光栅（FBG）约430000支，制作了130 m 长AGF。用环形器将AGF接入到掺铒光纤放大器（EDFA）、隔离器和窄带光滤波器组成的环形激光腔中构成环形RFL。结果表明，通过窄带光滤波器选模，输出连续单模激光最大功率1.26 mW。基于AGF的RFL阈值为75 mA，斜率效率为56%。泵浦功率恒定为100 mA时，激光器线宽为1.25 kHz，光信噪比为75 dB。激光器输出相对强度噪声(RIN)在1 kHz以上达到-90 dB。相较于传统基于分立FBG的RFL反馈腔，基于AGF的RFL反馈腔有更多的随机反馈点，更均匀的随机性，有助于RFL获得更窄的线宽。

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黎尧   纪荣祎   石俊凯   张滋黎   董登峰   劳达宝   周维虎  

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构建了双向运转的掺铒光纤锁模激光器。采用基于反射式半导体可饱和吸收镜和腔内非线性偏振旋转效应作为混合锁模机制，通过精细调节聚焦到半导体可饱和吸收镜上的激光光斑大小和腔内波片的角度，实现了自启动双向锁模运转。激光器运转在孤子锁模状态，反方向运转的两个脉冲分别由两个偏振分束器耦合输出。输出的两束脉冲序列重复频率相同，为60.72 MHz；逆时针和顺时针方向输出功率分别为23.7 mW和1.3 mW，信噪比分别为67.5 dB和66.5 dB。

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罗敬   刘东（浙大）   徐沛拓   白剑   刘崇   汪凯巍   杨甬英   唐培钧   成中涛   刘艳阳  

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针对现有普通偏振分光棱镜（PBS）消光比低、存在偏振串扰的不足，提出一种由PBS和偏振片构成的高精度偏振分光系统。通过在PBS的反射通道和透射通道插入偏振片，并调整偏振片的透光轴方向，以便最大程度地抑制偏振串扰。理论仿真和实验结果均表明，该偏振分光系统能够实现高精度的偏振分光。提出的偏振分光系统简单实用，可广泛应用于偏振光学系统中。

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赵圣斌   杨立军   刘桐   杨瑞霞   潘家敬   邱文聪  

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本文利用所提出的无源电检测装置对A304不锈钢YAG激光焊过程中的等离子体电信号进行检测，并利用高速摄像对等离子体的形态进行观察。结果表明，不同焊接模式下的等离子体电信号具有不同的时域特征。激光深熔焊模式下的等离子体电信号在时域内呈现出三阶段变化规律，初始阶段会出现明显的峰值，过渡阶段电信号幅值振荡式减小，随着焊接过程的稳定，电信号趋于稳定振荡。而在激光热导焊接模式下，等离子体电信号在焊接过程中维持稳定振荡状态。对不同焊接模式下的等离子体电信号特征进行理论与试验分析，指出等离子体电信号受到等离子体效应和鞘层效应的共同影响，而小孔的形成与否是造成不同焊接模式下等离子体电信号特征不同的决定性因素。

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刘婷婷   张长东   廖文和   张凯   吴根丽  

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本文采用Z型和岛形两种扫描策略，SLM成形具有不同悬垂角度的钛合金试件，研究熔池行为与悬垂角度、成形质量之间的关系，阐明了悬垂角度对熔池行为的影响规律以及不同扫描策略下熔池行为对成形表面质量的影响规律。结果表明，熔池在最初几层从最小值快速变大，达到峰值后随着成形高度的增加而缓慢减小；与面扫描相比，轮廓扫描时熔池明显不稳定，振幅大。随着悬垂角度减小，熔池面积变小，悬垂表面粗糙度变大。与Z型扫描方式相比，岛式扫描策略熔池面积较小，熔池更为不稳定，引起悬垂表面粗糙度高。

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钦兰云   庞爽   杨光   王超   王维  

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采用激光沉积修复技术修复预制槽损伤拉伸试样，通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）对修复试件的显微组织、拉伸断口及断口处亚表面形貌进行了分析观察。结果表明：修复区组织由Al枝晶和枝晶间Al-Si共晶组成，具有快速凝固典型特征，由于冷却速度增大使修复区Si相呈珊瑚状形貌。修复占比为10%和20%室温拉伸的抗拉强度达到铸件标准的90 %和88%，断后伸长率均优于铸件标准。断口分析表明基材区断裂机制为脆性断裂，修复区为韧性断裂。激光沉积修复ZL114A试件拉伸过程中，基材区微裂纹萌生于共晶硅颗粒密集处，沿着共晶硅颗粒扩展，其断裂方式为穿晶断裂。修复区裂纹绕过细小共晶硅颗粒，沿着Al-Si共晶组织与晶胞结合处进行扩展，断裂方式为沿晶断裂。

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乔世杰   刘秀波   翟永杰   徐江宁   陈瑶   石世宏   应丽霞  

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以Ti-TiC-WS2复合合金粉末为原料，采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面制备出了以硬质TiC和(Ti, W)C1-x为耐磨增强相、Ti2SC和TiS金属硫化物为自润滑相的钛基高温自润滑耐磨复合涂层。系统地分析了涂层的物相、显微组织结构和硬度；分别在室温、250℃和500℃下测试了基体和涂层的摩擦学性能，并分析了其磨损机理。结果表明：涂层的显微硬度约1005.4HV0.5是基体的5倍，由于增强相TiC、(Ti, W)C1-x和自润滑相Ti2SC、TiS的综合效应，相比基体，复合涂层在所有的试验温度下都具有较小摩擦系数和磨损率。随温度的升高,涂层的摩擦系数先变小后升高，在250℃具有最低的摩擦系数（0.257），磨损率一直降低，500℃磨损率最低（0.487×10-5 mm3/Nm）。

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谢小兵   李世光   朱小磊   张俊旋   董怡静   陈卫标  

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报道了1064nm单频激光泵浦KTP晶体外腔单谐振光参量振荡器(OPO)，获得2.05μm波长纳秒激光脉冲输出的实验结果。在平-平腔结构中，将两块II类相位匹配KTP晶体按走离补偿方式放置，在400Hz重复频率下，当泵浦单脉冲能量达到5mJ时，获得了单脉冲能量0.9mJ的2.05μm信号光输出，脉宽约3.7ns，对应泵浦光-信号光转换效率约为18 %，2.05μm信号光光束质量因子M2在x和y方向分别为2.08和3.03。

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胡润   吴逢铁  

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理论推导了顶点离轴加工误差轴棱锥的透过率函数。在惠更斯－菲涅耳衍射积分理论和稳相近似法的基础上，推导出顶点离轴轴棱锥后的衍射光场表达式，分析了顶点离轴加工误差对贝塞尔光束的影响。对顶点离轴轴棱锥后衍射光场进行数值模拟，结果表明：当为理想加工轴棱锥时，轴棱锥后的光场分布为近似理想Bessel光束。当存在加工误差时，衍射光斑对半分离；相同距离处，分离程度随顶点离轴距离的增加而增加；相同的顶点离轴距离下，分离程度随传输距离的增加而增加。同时，我们还研究了这种元件的加工厚度对光斑分离程度的影响，结果表明随着加工厚度的增加，光斑分离程度也会逐步增大。研究结果对轴棱锥加工、Bessel光束应用等具有一定的指导意义。

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梁传样   张巍   芮大为   隋永新   杨怀江  

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激光投影显示通常需要解决光束整形匀化和散斑抑制的问题。基于此，提出利用硅基液晶空间光调制器同时解决上述问题的方法。利用衍射光学元件精细化设计思想设计所需整形衍射光学元件的位相分布，可以较好的同时控制采样点与采样点以外的光场强度分布，将圆形高斯分布照明激光束整形成平顶矩形光场；在不同的初始位相条件下，设计得到的多幅衍射光学元件生成具有相同的强度分布、不同的位相分布的衍射图样。当空间光调制器依次调制出这些衍射图样，通过时间积分将这些衍射图样相叠加，不仅可以进一步提高光斑均匀性，同时还可以抑制散斑。仿真结果表明，通过叠加16副衍射图样，该方法可使照明光斑均匀性从0.74提高到0.9257，屏幕上图样散斑对比度由0.991减小为0.2508。该方法稳定性高，能耗低，且所用器件尺寸小，为微投影显示结构设计提供有益参考。

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邓诗诗   杨永强   李阳   王迪   王安民   宋长辉  

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为了解决激光选区熔化成型大面积部件时，由于扫描线过长，导致层内累积残余应力过大，易发生翘曲变形和裂纹等缺陷的问题，提出了一种分区扫描策略。为了验证此种分区扫描策略的有效性，采用S形正交扫描策略和分区扫描策略规划扫描路径，在优化的工艺参数下选用316L不锈钢粉末成型大面积方块和拉伸件，利用X射线衍射仪测量X方向和Y方向的残余应力分布，并用万能测试机测试拉伸件的抗拉强度。实验结果表明：大面积方块边缘呈较大拉应力状态，随着远离边界，拉应力变小并逐渐转化为压应力状态，采用分区扫描策略能有效降低边缘拉应力并使平面上残余应力分布波动减小，提高成型件的力学性能。这为扫描策略优化和改善激光选区熔化成型件的质量提供了重要参考。

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杨光   王文东   钦兰云   任宇航   李长富   王维  

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以TA15钛合金球状粉末为原料，利用激光沉积制造技术制备TA15钛合金厚壁件。对合金进行退火处理，利用OM、SEM等方法研究退火温度对合金显微组织、显微硬度和拉伸力学性能的影响，分析了经不同温度退火后合金断裂机理以及晶界两侧α团束变形机制。结果表明：经退火处理后的显微组织中α相排列有序，随着退火温度的升高，α相生长发生互相截断，α片层厚度变化不大；显微硬度值受α相含量影响，随退火温度升高变化不大，稳定在沉积态硬度值附近；晶界两侧α团束因所处晶界与应力方向位置不同导致变形机制不同；裂纹易在β处萌生并扩展；沉积方向和垂直沉积方向两种方向上拉伸断裂机制不同：沉积方向上为韧性断裂，而垂直沉积方向上为半韧性半解理断裂。

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时双   孙明营   郝艳飞   张燕   庞向阳   章亚男   刘志刚  

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在高功率激光系统中，表面抗激光损伤能力是金属选材的重要指标之一。研究了不同表面处理工艺对铝合金表面抗激光损伤能力的影响。结果表明，在1064nm/6ns的激光脉冲辐照时，与机械抛光的表面相比较，化学镀镍、阳极氧化黑、硬质阳极氧化的损伤阈值较低；钝化和微弧氧化的损伤阈值较高。相同处理工艺的不同参数对应的损伤阈值也不同。通过比较不同工艺表面的相关物理参数，对损伤阈值、形貌和规律进行了比较分析。由于钝化适用于大面积处理且成本较微弧氧化的低，钝化更加适用于高功率激光装置中铝合金表面处理。研究结果为高功率激光系统中金属表面处理工艺选择提供了可靠的依据。

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李竹洁   吕俊霞   邹江林   张建超   吴世凯  

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本文采用不同比例的氮气/氩气混合保护气进行CO2激光焊接2 mm厚的SUS301L奥氏体不锈钢试验，系统研究了不同氮气含量保护下焊缝的宏观形貌、微观组织、焊缝中的氮含量及相组成，并对接头力学性能、表面耐腐蚀性能进行了分析。试验结果表明：在不同比例氮气保护条件下均可以成形良好、微观组织形貌无明显差异的焊接接头；焊缝金属的氮含量基本与母材一致，同时焊缝中的相均由γ奥氏体和少量δ铁素体组成；焊接接头抗拉强度、弯曲性能及显微硬度与母材相当；缺口拉伸断裂位置均发生在热影响区，属典型的韧性断裂；惰性气体保护下焊缝的耐腐蚀性能最好，腐蚀速率也最缓慢，随着保护气氛中氮含量的增加，焊缝表面的耐腐蚀性能逐渐降低，但由于氮的强奥氏体化作用，焊缝中残余δ铁素体含量减少，导致腐蚀速度呈减缓趋势。

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崔庆哲   江海河   魏蒙恩   吴先友   程庭清   凌琳  

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研究了调Q Er:YAG激光消融离体牙本质过程中冷却水雾水雾的作用及其对消融后牙本质微结构的影响。使用调Q Er:YAG激光重复频率为3 Hz，脉冲宽度为62 ns，作用脉冲数为10，能量范围4 mJ～70 mJ，依次在冷却水雾水雾流量为0 ml/min、4 ml/min、9 ml/min、13 ml/min时消融牙本质，每种实验条件下消融10个牙本质样品，利用扫描电镜(SEM)观察消融坑洞微结构。实验结果表明，随着冷却水雾水雾流量的增加，调Q Er:YAG激光对人牙本质的消融阈值与损伤阈值呈现逐渐增加趋势，牙本质所受机械损伤减少。,，牙小管在有水雾冷却的情形下更易开放。该实验结果对了解调Q Er:YAG激光消融牙硬组织的微观过程及牙科治疗应用具有参考价值。

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徐露   印定军   陆海鹤   於亮红   储玉喜   甘泽彪   李进峰   梁晓燕  

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基于“蒙特卡洛”光线追迹法，进一步发展了钕玻璃片状放大器聚光腔光线追迹的数值模型，完成了三维空间聚光腔泵浦分布的数值模拟。并且，结合氙灯的充放电回路及辐射光谱、自发辐射放大（ASE）、以及激光脉冲受激辐射放大等相关数值计算模块，实现了片状钕玻璃放大器由储能至放大的整个过程的动态数值仿真。基于该数值模拟结果，设计研制的钕玻璃片状放大器已用于5拍瓦钛宝石啁啾脉冲放大（CPA）器的泵浦源中，其实验输出结果与数值计算结果基本一致。

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许夏飞   鲁燕华   张雷   王卫民  

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采用基于PDH(Pound-Drever-Hall)外腔谐振倍频技术实现了单频、连续1064nm基频光高效倍频转换。在对环形倍频腔腔长精确锁定，基频光功率在腔内因谐振增强15倍条件下，利用I类非临界相位匹配LBO晶体获得了最高8.73W倍频绿光输出，倍频效率为68.9%。在此基础上实验研究了倍频绿光的波长锁定特性与调谐特性，实现了在30min内波长锁定RMS值小于3fm时，输出绿光波长在532.15nm至532.50nm范围内连续可调。

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张青来   张博   张冰昕   李兴成   刘惠  

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采用钕玻璃脉冲激光器进行了航空发动机用ЭП866耐热马氏体不锈钢激光冲击强化实验研究。结果表明：不锈钢组织由板条马氏体和析出碳化物组成，多次冲击表层产生高密度位错缠结，回火后仍保留其缠结结构，产生大量的纳米析出相。多次冲击可使表层引入更高幅值的残余压应力，其幅值达-715.4MPa，而且残余压应力值随光斑搭接次数增加而增加。500~650℃回火处理后残余压应力下降幅度达到50%，具有良好的热稳定性，冲击次数对其影响较小。

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张汉伟   王小林   杨保来   史尘   粟荣涛   马鹏飞   周朴   许晓军  

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振荡器结构的光纤激光器具有结构简单、稳定性好、成本低廉等优点,本文报道了基于双端泵浦方式，在全光纤振荡器中成功实现了2.5kW激光功率输出，光光效率为72%，光束质量M2为1.3。

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黄科   李松   马跃   周辉   易洪   史光远  

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单光子模式激光测距系统具有高灵敏度、高重频、重量轻、体积小等诸多优势，其代表着新一代天基激光雷达的未来发展趋势。本文针对常见的高斯回波波形，基于激光雷达方程、单光子探测器统计特性，建立了单光子回波探测概率模型，然后基于该模型进一步推导了测距误差的量化关系式，并利用蒙特卡洛法对所建模型进行了仿真验证。理论分析和仿真计算表明回波脉宽越窄，测距的系统误差和随机误差越小；回波强度越大，测距的随机误差减少，但系统误差增大。以均方根脉宽为1.5ns的高斯回波为例，忽略噪声影响，当平均信号光子数为1时，单次测距系统误差约6 cm，随机误差约22 cm。论文所建模型对新一代激光雷达的系统参数的优化设计具有参考意义。

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胡玄   刘会刚   刘波  

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表面等离子体的定向激发，对于光通信、生物传感、集成电路、纳米刻蚀等方面的研究具有重要意义。本文提出了一种L型非对称单缝的表面等离子体定向激发结构，通过调节入射光的入射角度，无需改变缝隙的结构参数，即可实现表面等离子体的单向和双向激发，起到全光开关调制的作用。详细阐述了L型缝隙的加工制作工艺流程，利用COMSOL Multiphysics仿真软件对该缝隙结构进行了模拟仿真，仿真结果表明，本文提出的非对称单缝模型能实现消光比从-16dB到15dB范围的表面等离子体定向激发，且连续可调。该结构具有体积小，便于操控，易于加工等优点，对微纳等离子体光学器件的研究具有一定的指导意义。

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林承军   沈建琪   王天恩  

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以Tikhonov正则化为代表的单参数正则化算法被广泛应用于激光粒度仪中的颗粒粒径分布(PSD)函数的反演计算中。该算法的缺点之一是其反演解存在着振荡和负值。为改善这一状况，提出一种多参数正则化算法。模拟计算和实验研究表明，该算法能够降低单参数正则化算法带来的振荡同时具有较好的多峰识别能力，实现颗粒粒径分布的有效重建。

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刘绍然   刘百麟  

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地球静止轨道星载光通信天线每天午夜时分存在太阳光入侵问题，为分析对天线的温度场影响，文章建立地球同步轨道通信卫星的激光通信终端热分析模型，对光学天线进行在轨温度仿真。计算结果表明，在太阳倾角为±8.8°时，午夜太阳入侵对主、次镜的温度影响高于太阳倾角为0°时段。光学天线太阳规避策略可有效减小午夜太阳入侵对其温度的影响，在机动角度为40°时，选取“零点前2.0 h开始机动/零点后2.5 h停止机动”的时刻组合可获得最长的连续工作时间。

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曹宇鹏   周东呈   冯爱新   花国然   陈浩天   朱娟  

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为研究激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制，对690高强钢薄板经激光冲击后的动态响应以Hyperworks、LSDYNA为平台进行模拟，用PVDF压电传感器进行测量，将模拟结果与实验结果对比研究试样动态应变特性，建立了高应变率条件下表面动态应变模型和690高强钢薄板激光冲击波加载模型。研究结果表明，在功率密度为12.7GW/cm2的激光加载下，通过改变表面测量位置和试样厚度测得表面Rayleigh波波速为3.08×103m/s、纵波的波速为3.09×103m/s；表面Rayleigh波传播速度模拟值为3.24×103m/s，模拟结果与实验结果有较好的一致性；通过调整激光功率密度可分离剪切波和表面Rayleigh波；通过实验数据证明690高强钢表面动态应变模型准确可靠；激光冲击波加载模型可描述激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制。

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钟炜   张晓晖   管风   韩宏伟  

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在常用的水下光电成像系统中，连续光成像系统容易受到水体后向散射噪声的影响，探测距离有限，传统距离选通成像系统消除了水体后向散射噪声的影响，增加了探测距离，但每帧图像只能对某一距离的选通切片成像，探测范围有限。本文在水下高重频距离选通成像系统的基础上，将整个探测区域划分为相互叠加的改进选通切片，一帧图像积分时间内的激光脉冲按照一定规律分布到各个改进选通切片中，使得该帧图像中包含所有距离的目标信息，实现全选通实时成像。通过对连续光成像系统、传统距离选通成像系统和全选通成像系统进行实验对比，本文所提出的成像控制方法既能够同时拥有连续光成像系统探测范围大和距离选通成像系统探测距离远的优点，探测距离大于4.5 AL，输出视频帧率为20 Hz。

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刘亚飞   张文斌   许天旭   田勇志   郭茂田   梁二军   马凤英  

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数字全息技术采用相干性好的激光作为光源，对设备及环境条件要求较高，且会在全息图中引入大量的散斑噪声和寄生干涉条纹。基于非相干光源照明下的数字全息可以很好地解决以上问题。本文采用非相干光作为光源，空间光调制器(SLM)和CCD组成非相干干涉仪作为全息记录模块，从波动光学角度分析了该模块的记录及再现原理，给出了系统的点扩散函数、横向放大率和再现距离。采用该模块结合物镜搭建了反射式同轴非相干数字全息显微成像系统。利用该系统对分辨率板成像，获得与传统宽场光学显微镜相当的空间分辨率。对300μm~500μm金刚钻进行全息拍摄，在不同平面实现了数字聚焦。结果表明这种同轴非相干数字全息显微系统可以快速获取微小物体的三维空间信息，在医学检测、生物成像等领域具有广阔的应用前景。

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张国庆   杨永强   张自勉   宋长辉   王安民   余家阔  

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激光选区熔化(SLM)成型零件过程中常出现零件的翘曲变形，导致零件翘曲变形的原因除与激光能量输入过大有关外，另一个重要原因为零件支撑添加问题，因此，有必要对SLM成型零件支撑添加方式进行研究。通过对零件添加不同结构支撑、不同高度支撑和添加支撑与导热柱混合支撑，研究支撑对零件翘曲变形和尺寸精度的影响原因，优化支撑结构。实验结果表明：相同支撑参数情况下，支撑片分割未倾斜支撑在成型零件时具有较好的成型效果；相同支撑参数情况下，零件翘曲变形度随着支撑高度线性增长；优化支撑结构，采用分块零度倾斜导热支撑，可有效的减小零件的翘曲变形，这为激光选区熔化成型高精度零件方面的应用提供了依据。

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王潭   张安峰   梁少端   严深平   张连重   李涤尘  

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在IN718激光金属成形过程中引入超声振动，对成形件进行了表面粗糙度测量和表面残余应力测试，并对成形件进行了微观组织分析及常温力学性能测试。结果表明：施加超声振动后，成形件的表面粗糙度和残余应力得到显著改善，微观组织得到细化，其抗拉强度和屈服强度得到提高；与未施加超声振动相比，当超声频率为17KHz、超声功率为44W时，在x和y两个方向上残余应力分别降低了47.8%和61.6%，屈服强度和抗拉强度分别提高了6.1%和2.7%，延伸率和断面收缩率达到29.2%和45.0%。这些结果表明超声振动辅助激光金属成形为获得高质量和高性能的激光金属成形件提供了一种有效途径。

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曹宇鹏   周东呈   冯爱新   花国然   蒋苏州  

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为研究激光冲击7050铝合金薄板“残余应力洞”的形成机制，采用1.98 GW/cm2和2.77 GW/cm2的激光束冲击7050铝合金试样，采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件通过变化边界条件对1.98 GW/cm2的激光束冲击薄板试样分别进行模拟，利用X射线应力分析仪测量薄板和厚板试样的残余应力分布，利用PVDF压电传感器测量激光冲击时试样的动态应变，并利用三维显微系统观察激光冲击区域的表面微结构。结果表明，1.98 GW/cm2和2.77 GW/cm2的激光束冲击7050铝合金薄板试样后均产生“残余应力洞”现象；模拟结果表明反射边界条件下的模拟结果与实验数据有良好的一致性，稀疏波在光斑中心的汇聚是引发“残余应力洞”现象的主要原因；根据残余应力分布和动态应变可知在试样内来回反射的冲击波对“残余应力洞”的影响不容忽略；2.77GW/cm2的激光束冲击加载后薄板与厚板冲击区域中心比临近区域分别高出10.80μm和8.15μm，在表面稀疏波与冲击波的共同作用下试样表面产生了“残余应力洞”现象。

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纪看看   张兴权   邓磊   黄志来   段士伟   戚晓利   陈彬  

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采用动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对316L不锈钢靶板在脉宽为ns量级的强激光诱导的冲击波作用下的变形速度进行了数值模拟，建立了适用于高压高应变率下的有限元模型，并将数值模拟得到的速度曲线与前人实验测量的结果进行比较。结果表明，峰值压力为4.6 GPa的冲击波作用在厚度为0.20 mm的靶板上，模拟得到的靶板的变形速度数值的大小以及其曲线的形状与前人采用实验测量的基本一致，验证了模型的正确性。研究结果还表明，靶板的变形速度随冲击波压力的增加而增大，随靶板厚度的增加而减小。研究结果对研究激光冲击成形、靶板层裂以及侵彻等过程都具有参考意义。

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夏胜全   何建军   王巍   吕学超   张彤燕  

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针对激光深熔焊熔池行为特点，考虑熔池气化蒸气反冲压力、表面张力、热浮力等力学因素和熔池内、外部的对流、辐射等热学参数，采用沿深度方向衰减的旋转高斯体热源简化熔池对激光的吸收，采用VOF模型追踪气/液界面，采用液相体积分数法和焓-孔隙度法分别处理熔化凝固潜热及液-固糊状区的损失问题，建立了激光深熔焊接熔池的三维瞬态模型。运用该数学模型获得了不锈钢激光深熔焊接过程中熔池及小孔温度场和流场的瞬态变化。计算表明：熔池最高温度呈现线性增长、趋于平稳和小幅振荡三个阶段；小孔在焊接过程中呈现前倾和后倾两种姿态，且存在周期性振荡行为。计算得到的熔池形状和焊缝横截面的实验结果基本吻合，小孔振荡行为也从相关文献的实验结果中得到了验证。

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郭亮   林远添   张震华   张庆茂  

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为了研究金属表面彩色化和微纳结构制备的机理，分别研究了离焦量、脉冲能量、扫描间距、扫描速度和重复频率等激光加工参数的影响，诱导制备出氧化膜、类光栅、凹坑和柱状突起等四种结构，这些结构会在不锈钢表面产生薄膜干涉、光栅衍射和陷光等现象。本文还通过MATLAB软件在工艺参数与颜色HSB值之间建立了一个单隐含层的BP（Back Propagation）神经网络，这个神经网络的训练均方根误差为0.0078，色相H、饱和度S和亮度B的测试相对误差为23%、10.4%和5.6%。该神经网络在一定程度上揭示了工艺参数与颜色之间的映射关系，通过使用该神经网络模型可以对激光着色效果做出有效的预测。

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尚要龙   袁园   李东   陈斌  

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根据表皮内黑色素的产生及迁移特点，提出10种黑色素形态分布假设，采用两尺度皮肤传热模型研究黑色素形态分布、激光脉宽、病变血管尺寸和深度等参数对激光治疗鲜红斑痣过程中表皮层和血管能量阈值的影响。结果表明：黑色素分布越均匀，病变血管尺寸越小、埋藏越浅，血管性皮肤疾病越容易治愈。当黑色素只分布于表皮基底层时，应适当延长制冷剂R404a的喷雾时间（大于100ms）。在满足血管性皮肤疾病最佳治疗效果的前提下，黑色素分布越均匀、病变血管尺寸越大，应选取接近病变血管热弛豫时间的较长脉宽（15ms?20ms）；病变血管尺寸越小，埋藏越深，皮肤激光手术中应选取较短脉宽（小于5ms）。

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贾浩天   王军利   滕浩   吕志国   刘文军   魏志义  

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本文报道了一种L波段的高功率亚皮秒掺铒光纤激光。在全光纤环形腔内熔接偏振控制器（PC）和偏振相关的光隔离器（ISO），应用非线性偏振旋转锁模原理，通过联合调节两个偏振控制器实现了37.8MHz，单脉冲能量4nJ的超短脉冲锁模激光。激光中心波长1603nm，输出功率152mW，经过合理的色散控制，最终输出脉冲宽度为370飞秒。

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彭冬   金熠   翟超  

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可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）结合CT层析成像算法能实现流场温度、浓度等信息的二维重建测量。为研究层析成像算法对温度场二维重建质量的影响，实现了两种典型重建算法：代数迭代重建算法ART和模拟退火算法SA，并使用两种算法在不同射线分布和吸收谱线数目的情况下，对给定单峰温度场和双峰温度场分别进行重建仿真，分析比较了两种算法的重建效果。仿真结果表明，影响ART算法重建质量的主要因素是射线分布，而SA算法则对吸收谱线数较为敏感；对于单峰温度场，ART算法重建结果的最大偏差为5.6%，略好于六条吸收谱线SA算法重建的6.2%；对于双峰温度场，SA算法重建结果的最大偏差为5.5%，而ART算法最大偏差则高达22%。

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姜豪   徐浏   陈小明   郑丽和   童立新   刘娇   阮旭   王君涛   苏良碧   高清松  

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一种新型的掺镱硅酸盐晶体Yb3+:Sc2SiO5 （Yb:SSO）因其良好的激光特性而在近年来受到关注。本文首先从理论上计算了Yb:SSO晶体在不同的泵浦功率情况下的热透镜焦距，分析了晶体材料负折射率系数对激光器的影响。实验中采用平平短腔结构，研究了准连续976 nm激光二极管端泵浦Yb:SSO激光特性。在泵浦功率3.22W、重复频率50Hz时，得到11.8mJ的单脉冲激光能量，光光效率为21.4%。此时两个方向上的光束质量分别为M_x^2=1.24和M_y^2=1.20。在实验中发现，激光中心波长随泵浦功率并分析了实验结果中双色光非同步起振的原因。这是目前已知首次采用准连续泵浦方式实现的Yb:SSO激光输出。

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冯素春   范依依   陈晓燕   谢倩   任文华  

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本文提出了一种基于级联电吸收调制器（EAM）和相位调制器（PM）的多载波光源发生器的新方法。对基于单个EAM级联PM的多载波光源发生器与基于两个EAM级联PM的多载波光源发生器产生的多载波光源进行了研究和对比分析，利用基于两个EAM级联PM的多载波光源发生器实现了频率间隔为15GHz、平坦度在0.1dB范围内的19个子载波的多载波光源。同时还研究了EAM的调制指数、PM的调制指数、EAM的啁啾因子等参数对产生多载波光源的影响。

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陈丽霞   胡小川   张彬   孙年春  

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以随机相位屏作为待校正畸变波前，采用有限元分析方法，利用应力分析模型得到变形镜校正过程中的应力载荷谱，并基于S-N曲线和Miner累积损伤理论建立了变形镜的疲劳寿命预估模型，分析了波前校正过程中变形镜的疲劳损伤特性，并重点讨论了不同驱动方式及不同结构参数对变形镜使用寿命的影响。研究结果表明：在波前校正过程中，变形镜基底后表面损伤程度大于前表面，基底与极头连接部位最易损坏。当待校正畸变波前形态一定时，波前PV值越大，变形镜的疲劳寿命越短；而当波前PV值一定时，畸变波前中的高频成分越多，变形镜产生的应力集中现象越明显，其疲劳寿命也随之缩短。此外，结构参数也会对变形镜的疲劳寿命造成影响，随着基底厚度的增加、极头长度的缩短，以及极头直径的增加，变形镜的疲劳寿命逐渐缩短，其中，极头直径变化所带来的影响最为明显。

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王文爱   刘维   杨茜   刘亦文  

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用光学参数定量诊断病变组织是当前生物医学光子学领域中研究的热点问题。本文利用太赫兹时域光谱系统，在室温氮气环境中，获得了不同质量比的无水葡萄糖在0.15——3THz频段的高分辨率吸收谱和折射率谱；基于密度泛函理论，利用Gaussian09软件对葡萄糖进行了B3LYP/6-31G水平上的单分子、 双分子和多分子结构优化和红外吸收模拟；基于Materials Studio7.0量子化学计算软件，采用CASTEP模块和广义梯度近似方法，开展了对葡萄糖晶体结构的频率计算。实验结果表明，葡萄糖在0.94、1.30、1.44、1.67、1.88、2.08、2.31、2.55、2.70、2.84和2.96THz有吸收峰，所有峰位的强度随样品质量比的增加线性下降；Gaussian09模拟结果与测试结果相吻合，CASTEP的结果验证了这一结论；对无水葡萄糖在太赫兹频段的吸收峰进行了全面指认和振动归属。这些工作为太赫兹时域光谱在生物医学方面的应用提供了实验及理论参考。

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李若晖   吴文娟   李东   陈斌  

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激光在治疗葡萄酒色斑等血管性疾病中得到广泛应用，掌握激光照射血管的瞬时热效应信息对于揭示血管损伤机理至关重要。本文利用鼠脊视窗、显微可视化研究实验台和高速摄像系统观测了多脉冲1064 nm 波长Nd:YAG激光照射下血管的瞬时热反应。实验结果表明，激光照射过程中，血栓先于血管收缩、消失等出现，血栓的形成是病变血管收缩、消失以至于坏死的必要条件。由于血液的光吸收能力在血液变性后得到提升，相比单脉冲激光，引发相同程度的热效应，多脉冲激光所需能量密度较小。热效应的剧烈程度与能量累积成正比。

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任磊   朱健强  

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靶场光路导引系统是为了实现由主激光的列阵传输转变为满足打靶激光要求的球形辐照，并保证所有光路等光程传输到靶室中心。主要研究主激光和打靶激光的传输模型以及它们之间的编组方式这三个基本问题。考虑到靶室上入射法兰口的分布对称性，整个系统可以通过若干个传输子单元经过一定的对称操作得到。在激光偏振态和光路无交叉的限制下，主激光和打靶激光分别只存在两种可能的传输模型。分层定基线算法的提出确定了具体的编组方式，而物像传递关系可以为光路排布提供参考光程值。综合考虑反射镜的种类和数量以及靶场的空间大小从而最终确定传输子单元中的传输模型以及靶场的对称划分方式，得到整个光路导引系统。

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薄遵望   龚文林   严毅   韩申生  

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利用光纤分束器和N个单光子探测器，提出了一种微弱光探测下的单脉冲光子计数方案。将该光子计数方案与关联成像原理结合，搭建了一套光子计数探测模式下的关联成像实验平台。实验研究了微弱光探测条件下光子计数的动态范围对关联成像质量的影响，分析并探讨了基于光子计数的关联成像需进一步深入研究的问题。

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朱鹏辉   唐锋   卢云君   王向朝   郭福东   李永  

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通过对平面子孔径拼接累积误差的理论分析及数值仿真，提出参考镜面形的拼接重叠区域的局部斜率差和直流偏差是累积误差产生的原因。为了提高大口径平面光学元件子孔径拼接测量的检测精度，提出一种简单有效的方法，该方法利用第4项和第6项Zernike像差拟合一个假设的准参考镜面形，再从每个子孔径面形测量结果中减去，然后通过最小二乘法依次两两拼接，合成全口径面形。对450mm×60mm的平面镜进行了8个子孔径的拼接检测，与Zygo公司24英寸口径干涉仪检测结果比对，去除准参考镜面形前后拼接测量误差从λ/7 PV减小至λ/100 PV。实验结果表明，所提出的方法基本不影响子孔径检测精度，并且有效控制了拼接累积误差，提高了拼接检测精度。

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刘鹏   成华东   孟艳玲   万金银   王秀梅   王亚宁   肖玲   刘亮  

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原子钟的闭环锁定通常采用探测原子基态跃迁Ramsey中心条纹半高宽处的吸收值， 将两点幅值做差得到误差信号锁定本地振荡器。进行Ramsey作用时，若以 的相位差来调制同一频点处两个周期微波脉冲，可以获得中心频率幅值为零的Ramsey条纹。通过这种方法可以直接通过中心频率一点处的吸收值变化而产生反馈本地振荡器的误差信号。相比于同相位Ramsey条纹，这种方法理论上可以使得条纹信号幅值增加一倍。在积分球冷原子钟系统上实验获得了与理论计算相同的相位调制Ramsey线型，振荡幅值达到同相位Ramsey的1.6倍。

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陶华   刘诚   黄文发   黄庭瑞   潘兴臣   朱健强  

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高功率固体激光器工作在高重复频率时，增益介质会由于热量的沉积从而发生热畸变，同时导致激光输出波前发生变化。常用的波前测量仪器哈特曼传感器和干涉仪由于种种原因难以对这种热畸变进行测量，本文利用一种近年来发展的相干调制成像技术通过记录单幅衍射光斑实现了输出光场的波前测量，获得了放大器工作在1 Hz、5 Hz和7 Hz频率时的光学元件热畸变相位。实验结果显示，随着工作频率增大，热量向中心区域集中，热沉积效应明显增加了波前变化。

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宋志强   邓传鲁   庞拂飞   王建辉   王廷云  

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本文针对光波导互连背板的垂直耦合需求，提出了一种基于准分子激光制备45°微反射镜的新方法──激光阶梯刻蚀法。理论上简单介绍了激光阶梯刻蚀法制备45°微反射镜的原理，通过优化准分子激光加工参数制备微反射镜样品；详细分析了所制备的样品参数如斜面粗糙度、斜面几何尺寸对微镜反射性能的影响；进一步地利用微反射镜样品进行垂直耦合实验，实验结果表明微反射镜样品所造成的损耗约3.5dB，由此表明这种制备方法的可行性。

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刘力   陈新东   熊玲   张峰   薛栋林  

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为了满足大口径反射镜研磨阶段的面形检测需求，针对激光跟踪仪角度测量精度不足的问题，本文分析了其测角误差来源，根据标定获得的测角误差信息，提出一种基于S多项式拟合的矫正测角误差的方法。针对不同频段测角误差，提出母线和米字格采样法，提高反解精度和采样效率；对标定中采样位置误差和随机误差进行分析，证明该矫正方法能有效克服这两种误差带来的影响。以4m量级反射镜面形检测为模型，利用仿真计算，以母线采样为例，对最大为52μm的初始测角误差进行校准，理论测角误差降低到1.5μm，方均根值优于0.25μm，并对10%以内的标定随实验机误差有较好的抑制作用，原理上验证了该方法的可行性，为进一步实验提供理论基础。

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吴琼   王辉   施逸乐   李勇  

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彩色全息图再现像的颜色质量定量评价是三维显示极为重要的问题。根据反射彩色全息图衍射的波长选择性，基于色度学原理，给出了其三原色系统的表达，研究了彩色反射全息色系与CIE XYZ色系之间的转换关系。分析并讨论了影响反射全息图颜色再现能力的因素、物体实际颜色和反射全息图再现像颜色的色差评价方法。并根据三原色系统的转换关系以及色差评价方法选取多种颜色样本得出不同三原色系统下反射全息图的色差，对商业化的反射全息三维显示颜色标准的制定具有重要的参考意义。

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冯巧   王存山   韩立影  

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以Ti-Fe二元共晶合金团簇式为基元，以低弹性模量和无生物毒性的Sn和Y为合金化组元，利用“团簇+连接原子”模型，设计出成分为Ti70.38Fe26.39Sn2.93Y0.3（at.%）四元共晶合金，并采用激光快速成形技术在纯钛基板上制备了该合金的成形体。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计、纳米压痕仪和电化学工作站，系统研究了合金成形体的微观组织、硬度、弹性模量和耐蚀性能，并与Ti70.58Fe29.42（at.%）二元共晶合金成形体进行了比分析。结果表明，在激光快速成形非平衡凝固条件下，因非对称伪共晶区的形成，致使Ti70.38Fe26.39 Sn2.93Y0.3合金成形体的凝固组织并非为共晶组织，而是形成了由TiFe初晶和（?-Ti+TiFe）共晶所组成的过共晶组织。与此同时，Ti4Fe2O脆性氧化物则因Y对液相的净化作用而消失。由于过共晶的组织构成，以及固溶强化作用的增强，致使Ti70.38Fe26.39 Sn2.93Y0.3合金成形体的硬度较Ti70.58Fe29.42二元共晶合金成形体的硬度提高了59.6%。弹性模量则因合金化组元Sn低的弹性模量，以及其在?-Ti和TiFe相中的固溶增大了这两相的晶格常数，而较Ti70.58Fe29.42二元共晶合金成形体降低了30%，且Ti70.38Fe26.39Sn2.93Y0.3合金成形体在Hank's溶液中的耐蚀性明显优于Ti70.58Fe29.42二元共晶合金成形体。

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李亚清   王利国   吴振森   高明  

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基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Stokes参数法研究了部分相干平顶电磁波束在湍流大气中斜程传输的偏振度特性，不仅考虑了电磁波束同一极化方向上的偏振度，而且还考虑了交叉极化的偏振度。讨论了光束阶数、天顶角、频率、接收高度等因素对偏振度的影响。数值分析结果表明：激光在湍流大气中斜程传输时提高接收高度可减小天顶角对偏振度的影响；光束偏振度随着光束阶数的增大而减小；在中心角频率附近，偏振度随着频率的增大而减小；与只考虑同极化的偏振度不同，考虑交叉极化的偏振度随着传输距离的增大变化是无界的，不随传输距离的增大而趋于初始值。

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沈利沣   姜洪波   赵志刚   刘斌   王春华   项震   刘崇  

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基于可饱和吸收体（SESAM）被动调Q微晶片皮秒源，对双通掠入射Nd:YVO4板条放大器进行了实验研究。脉冲宽度为90 ps，脉冲重复频率100 kHz，光束质量因子M2为1.16的激光作为种子源，功率从100 μW到10 mW可调。分别采用新型的液态金属和传统的导热材料薄铟膜，作为板条放大器的导热材料。测量结果显示，采用液态金属能大幅降低板条泵浦面的温度。将液态金属作为板条放大器的导热材料，10 mW的种子光源在泵浦功率为55 W时，经过掠入射Nd:YVO4板条双通放大，最终获得13 W激光输出，光光效率达到23%，脉冲峰值功率1.44 MW，脉冲能量130 μJ，光束质量 Mx2=1.30, My2=1.28。

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董剑   刘学胜   彭超   刘友强   曹明真   王智勇  

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报道了一种无水冷激光二极管（LD）侧面泵浦高能量的全固态Nd:YAG调Q激光器。激光器整体采用半导体制冷器（TEC）进行冷却，这种冷却方式有利于实现激光器的小型化，便携化。实验使用的Nd：YAG的尺寸是?7mm × 100 mm，掺杂浓度是1.1%。LD泵浦的最大峰值功率为15kW。在10Hz重复频率下，获得最大脉冲能量350mJ ，脉冲宽度9.7ns，光-电转换效率6.7%，稳定度小于5%，的1064nm激光输出。在两个方向的光束质量M2分别为7.7和12.3。

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李鹏辉   李波   张群莉   杨理京   李祉宏   姚建华  

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摘要 超音速激光沉积(SLD)是一种有别于传统激光熔覆(LC)的新型表面沉积层制备技术。本文采用超音速激光沉积和激光熔覆技术在316L不锈钢基体上制备了 WC/SS316L复合沉积层。利用着色探伤测试、OM、SEM、EDS、XRD和摩擦磨损测试等手段对沉积层的宏观形貌、WC分布及含量、显微组织、相成分及磨损性能进行了对比分析。研究结果表明：LC多道搭接的沉积层中有明显的宏观裂纹，而SLD沉积层表面平整致密，无宏观缺陷；在LC沉积层中，陶瓷相WC部分聚集的不均匀分布，而在SLD沉积层中，陶瓷相WC呈弥散状均匀分布；LC沉积层由于熔池中的高温冶金反应造成了组织成分不均匀，并且产生了有害相。而SLD沉积层是粉末在全固态下进行沉积，保持了沉积粉末原有的组织和性能，由于剧烈的塑性变形沉积层内部出现了纤维组织和细化的亚结构从而产生形变强化效果；SLD沉积层的摩擦系数比LC沉积层低28 %，表现出较优的抗磨损性能。

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翟淑琴   张姚  

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随着量子信息技术的发展，连续变量与分离变量混合信息的传输与应用引起了人们的广泛关注，作为混合量子信息基础的混合量子纠缠态得到了深入的研究。本文提出了一种基于线性光学方法的双通道混合纠缠操控方案。该方案利用可调分束器在初始单光子态与猫态形成的混合纠缠态的基础上产生了双通道混合纠缠态。经过调节可调分束器的分束比，实现了对混合纠缠态的纠缠操控，并对经过分束器之后产生的两对混合纠缠态相对原始混合纠缠态的保真度进行了比较，并分析了猫态大小对保真度的影响。该方案的提出为多通道混合纠缠态的产生及其在混合量子通讯中的量子信息传输提供了理论参考。

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韩立强   游雅晖  

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给出了一种采用副载波强度调制直接探测技术和全光放大转发中继的自由空间光通信系统的基本结构，考虑背景噪声和放大器自发辐射噪声对系统性能的影响，建立了Gamma-Gamma湍流模型下全光通信系统模型；提出了两种中继协作方案：全活跃中继与选择中继方案，基于相应的方案给出了功率分配方式，仿真对比分析了中继辅助传输链路与直传链路的中断概率，以及在不同信道参数及中继数下，采用这两种方案的系统中断概率。结果表明，中继传输能够明显改善链路的性能；选择中继方案优于全活跃中继方案。

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巩鑫   华灯鑫   李仕春   王骏   代晨昱  

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由于时分复用光纤光栅传感系统的复用优势，提出一种基于光纤光栅光谱边缘滤波技术的解调与标定方法。为实现高空间分辨率和高测量精度的准分布式光纤光栅应变传感系统，研究了时分复用光纤光栅传感系统的解调和标定方法，利用波分复用和时分复用技术，获得两支低反射率光纤光栅的应变灵敏度为33.40 με/mV和38.47 με/mV，非线性误差为2.8%；基于光纤光栅光谱边缘滤波技术，构建时分复用光纤光栅应变传感系统，提出复用光纤光栅应变的交叉传感解调算法，测试并解调两支光纤光栅的交叉传感数据。实验数据分析表明，传感系统的最大误差为18 με，且100 με以上传感相对误差小于5%，满量程600 με的引用误差小于2%。

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姜洪波   沈利沣   赵志刚   刘斌   项震   刘东   刘崇  

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对连续波光参量振荡器的转换效率进行了研究。光参量振荡器选用氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体为非线性晶体。实验中通过改变泵浦光功率和输出镜反射率改变腔内信号光波的光强，证明了腔内存在最佳信号光强，使得光参量振荡器达到最佳转换效率。根据此最佳信号光强，本文在2.9 μm波段实现了8 W的输出，闲频光输出效率19.5%，在不加额外限制线宽的器件情况下，2.9 μm输出线宽约为0.45 nm。

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赵洪霞   程培红   丁志群   鲍吉龙   蒋鹏   李银杰  

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为了解决光纤传感器同时传感测量多个参量的难题，本文基于锥形光纤技术和光纤光栅技术的有机结合，设计了一款新型结构双锥形光纤光栅。采用传输矩阵法，借助二层和三层单模光纤纤芯基模有效折射率的色散方程及标量有限元法理论建模，数值分析了不同均匀腐蚀区直径下，双锥形光纤光栅反射谱的变化规律，得到随着直径减小，芯模模场半径增大，激发更多包层摸，导致谐振峰个数增多。采用HF酸渐变腐蚀法实验制备了双锥形光纤光栅，在均匀腐蚀区直径为3um时，呈现12个反射峰，2个主峰和10个次峰，与理论分析结果基本吻合。同时选择其中三个反射峰测量了温度、折射率和液位，得同步测量灵敏度分别为9.63nm/℃、1975.96nm/RIU、26.07nm/cm。本双锥形光纤光栅作为传感器可同时传感多个参量、不但能有效降低成本、而且制作简单、成本低，还能拓宽光纤传感器的设计思路。

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吴华玲   郭林辉   王昭   余俊宏   高松信   武德勇  

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半导体激光器光纤耦合输出系统常被用作光纤激光器的泵浦源，是光纤激光器的核心器件之一。针对105μm/NA 0.15的多模光纤，本文使用ZEMAX设计了一种基于双管（包含两个发光单元的超短bar条）的高亮度光纤耦合输出系统。该系统采用高精密准直技术、台阶加反射镜空间合束、偏振合束和慢轴扩束技术完成光束整形，最后使用非球面透镜聚焦耦合进105μm/NA 0.15的目标光纤。结合设计，在现有器件的基础上进行了等效验证实验。模拟和实验均表明：该系统可将16支双管耦合进105μm/NA0.15光纤，在注入电流为15A时，可获得稳定输出功率154W，亮度达25MW/（cm2?sr）， 对应电光效率为42%。该模块工程化后可广泛应用在光纤激光器泵浦及工业加工等领域。

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张凯   刘婷婷   廖文和   张长东   闫以帅   杜道中  

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为了实现高性能陶瓷增材制造的目标，采用激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术进行了Al2O3粉末和浆料的基础实验研究。实验结果表明，Al2O3粉末成形效果差，分析认为激光作用下的反冲击力致使粉末飞溅是粉末SLM成形效果差的主要原因；而Al2O3浆料110℃预热后残留的水膜具有粘结剂的作用，可以抑制粉末的飞溅，因而成形效果好。激光功率对氧化铝浆料试样表面质量具有重要的影响，随着激光功率的增加，表面质量不断提高。激光功率200W，扫描速度90mm/s时，Al2O3浆料可以完全熔化，试样表面接近全致密状态，无宏观裂纹产生，微观晶粒组织均匀，呈长柱状，维氏硬度均值在14.7GPa左右。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2016年第43卷第10期 pp.1002007      

韦晨   史红霞   罗鸿禹   翟波   袁飞   刘永  

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本文报道了瓦级波长可调谐的被动调Q掺Er3+氟化物光纤激光器。泵浦源为975nm激光二极管，采用Fe2+:ZnSe晶体作为调Q元件，以闪耀光栅实现波长调谐，室温下实现了波长调谐范围为90 nm (2762.5 nm~2852.5 nm)的稳定调Q脉冲，此调谐范围是该波段被动调Q脉冲光纤激光的最宽调谐水平。在调谐波长为2811.7 nm和2852.5 nm时，分别获得最高平均功率1.73 W和最高脉冲能量24.3 μJ，这也是该波段通过可饱和吸收体对光纤激光直接调Q所获得的最高功率和能量水平。

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洪捐   宣容卫   黄海冰   黄因慧   汪炜  

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本文采用硼掺杂的硅纳米颗粒和有机载体混合配制的硅浆料作为原料，以标准的太阳能电池工艺中的预处理硅片作为基片，在硅片背面丝网印刷硅浆料，烘干后形成硅纳米薄膜，经皮秒激光熔覆形成掺杂的硅熔覆层，与此同时硼元素扩散进入硅基片。采用激光形貌仪、扫描电子显微镜（SEM）、二次离子质谱（SIMS）等手段分析了熔覆层的组织结构和硼元素的掺杂情况。结果表明，皮秒激光形成的硅熔覆层组织均匀致密，与基体之间结合紧密，无裂纹、孔洞等缺陷。硅熔覆层中的硼掺杂浓度最高达到3×1019 atoms/cm3，在硅基体内扩散深度为0.5～1μm。最后，在中电光伏太阳能电池生产线上进行了电池制备试验，平均光电转化效率达到20.3%。

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于洋   朱江峰   李江   高子叶   王军利   谢腾飞   潘裕柏   魏志义  

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本文报道了激光二极管抽运的国产Yb:YAG陶瓷高功率被动调Q激光器。实验中使用半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为调Q元件，在6.3 W的吸收抽运功率下得到了被动调Q激光脉冲输出。调Q激光脉冲的最大输出功率为1.24 W，脉冲宽度为2.07 μs，重复频率为31 kHz，单脉冲能量为40 μJ。通过研究国产Yb:YAG陶瓷的连续激光和调Q激光的性能，表明了高质量国产Yb:YAG陶瓷在高功率短脉冲固体激光器方面有潜在的应用价值。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2016年第43卷第10期 pp.1001007      

马俊   陈斌   李东   吴文娟  

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Nd:YAG激光对深层葡萄酒色斑（Port Wine Stain, PWS）治疗潜力大，但血液吸收较弱。为了探究光清透剂对降低皮肤组织散射、提高激光到达靶组织能量的作用，利用皮肤仿体定量研究可见-近红外波长下甘油的光清透效果。同时，搭建了PWS激光治疗体外模拟实验系统，研究光清透效果与多脉冲Nd:YAG激光作用下血液凝结特性间的定量关系。结果表明，0.5ml无水甘油涂抹在仿体表面10min后，在1064nm处漫反射系数降低36.69%、透射系数增加38.73%。无水甘油涂抹在仿体表面4min后，仿体下血液凝结所需激光脉冲数目降低了25%。作用10min后，激光脉冲数目并未进一步降低，但血液出现凝结时凝结面积与4min相比增加了34.1%。结果证明，甘油能有效提高病变血管对激光能量的吸收，改善PWS疗效。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2016年第43卷第10期 pp.1007001      

孟宪凯   周建忠   苏纯   黄舒   盛杰   陈寒松   徐家乐  

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使用Nd：YAG纳秒激光器在不同温度下对2024-T351航空铝合金进行激光喷丸强化，并研究了高温对其表面力学性能的影响规律。分别对不同温度下激光喷丸2024-T351铝合金的显微硬度、残余应力进行了检测与分析，最终结合微观组织获得了激光温喷丸(Warm Laser Peening, WLP)对2024航空铝合金的强化机理。结果表明，激光喷丸2024-T351航空铝合金的显微硬度随喷丸温度的增加而增大，其原因为高温有利于激光喷丸诱导的位错胞向亚晶界转化进而促进晶粒细化。另外，120℃激光温喷丸在2024-T351航空铝合金表面诱导的残余压应力幅值显著高于常温激光喷丸(Room-Temperature Laser Peening, RT-LP)，这归因于热力耦合作用诱导的纳米级动态析出物产生了弥散强化效应，显著增加了材料表面的位错密度，进而导致残余压应力幅值大幅增加。

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胡鹏   陈发良  

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本文建立了重频脉冲激光烧蚀金属材料物理模型，考虑材料热物性、激光吸收率等因素随温度的变化，采用有限元方法数值模拟给出金属材料在不同占空比的重频脉冲激光辐照下，材料前、后表面温升特性，详细研究重频脉冲激光辐照金属材料温升、烧蚀深度的变化规律，比较了不同材料厚度和不同材料物性的影响。模拟结果表明，重频激光辐照下，材料前表面升温过程呈“齿状”；在总能量相同时，激光占空比越小，后表面温升越高，材料烧蚀越深；材料越薄，温升越高，烧蚀越深；与连续激光相比，重频脉冲激光更有利于金属材料的加热及烧蚀。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2016年第43卷第10期 pp.1001006      

张洪   晋云霞   孔钒宇   黄昊鹏   崔云   李响潭   葛雯娜   叶邦角  

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为了增强金属介质多层膜的抗化学清洗能力，将制备的样品进行了不同温度的退火处理。实验发现：当退火温度为350℃时，样品具有很强的抗化学清洗能力，在Au层与SiO2层的界面处观察到了过渡层的出现，并且探究了过渡层中的化学组成与元素分布。研究表明：过渡层主要是由Cr原子从Au层的底部扩散到SiO2层形成的,该过渡层的存在增强了Au层与SiO2层的粘附力并且阻止了过氧化氢诱导的初始分层缺陷的形成，从而增强了金属介质多层膜的抗化学清洗的能力。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2016年第43卷第10期 pp.1003002      

骆芳   王为彬   陆潇晓   姚建华  

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在氩气的保护下,用具有振镜扫描系统的500W光纤激光器辐照预置在单晶硅基体上的纳米石墨颗粒。探究了激光能量密度与转变产物显微形貌和晶体结构之间的关系。用透射电镜、拉曼光谱、XRD分析了所获产物的显微形貌和晶体结构。当激光能量密度达到3.33kJ/cm2时，转变产物的尺寸与原始颗粒尺寸相比有所增大；当激光能量密度达到4.17kJ/cm2时，转变产物由颗粒状变为了线状； 而当激光能量密度达到8.33kJ/cm2时，产物由原始的多晶结构转变成了块状的晶体结构。实验结果表明激光能量密度对单晶硅基体上纳米石墨颗粒显微形貌和晶体结构的转变有很大的影响。

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王子薇   王兆坤   邹峰   吴闻迪   李秋瑞   白洋   周军（大）  

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高峰值功率的超短脉冲激光器在激光精细微加工等领域有着重要应用。以超大模场光纤为放大器对超短脉冲激光进行功率放大，是实现高光束质量、高峰值功率超短脉冲激光输出的有效技术手段。本文以脉冲宽度、重复频率可调的1030nm锁模光纤激光器作为种子光源，通过多级全光纤预放大和以超大模场棒状光子晶体光纤为增益介质的功率放大器，研究了棒状光子晶体光纤放大器的输出特性。在脉冲宽度30ps下实现了峰值功率2.94MW的近衍射极限的激光脉冲输出。

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史尘   王小林   陆启生  

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光纤传导模式特征方程求解在诸如多模光纤模间色散求解、光纤耦合模理论以及锥形光纤的模式演化计算中有着大量的计算需求，特征方程求解的效率对于整体的计算效率有着较大的影响。本文首先分析了牛顿迭代法收敛速度的优势，从求解弱导近似下的标量模式特征方程开始，利用第一类贝塞尔函数的零点确定解区间，进而使用牛顿迭代法的方式在区间内快速求解特征方程。进一步将求解过程引入到求解矢量模式特征方程中，讨论并结合上下边界截弦的方式解决了快速判断特征方程尾根与首根的存在性问题。最后将计算结果与商用软件OptiFiber做比较，并且画出光纤的模式色散曲线，验证了计算的正确性。

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赵志刚   沈利沣   姜洪波   刘斌   zhenxiang   刘崇  

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高增益和泵浦光谱宽等因素会使光参量振荡器输出的参量光谱线大幅展宽。通常在腔内插入标准具、光栅等元件对谱宽进行控制，但会引入损耗，导致激光器输出阈值增大，转换效率和输出功率降低。本文报道了一种不使用任何谱宽压缩元件获得窄谱宽高功率中红外激光的方案。该方案把窄谱宽和高功率相分离，分别获取。搭建了1.064 μm Nd:YAG主振荡功率放大（MOPA）结构的窄谱宽泵浦源。通过调节光参量振荡器中PPMgLN晶体内的泵浦光功率和泵浦光光斑的直径，实现晶体内增益强度的控制，从而实现了对中红外激光谱宽的有效控制。在光参量振荡器中，当泵浦功率约为3倍阈值时，获得了0.7 W，谱宽1.12 nm的2.9 μm种子光。通过两级光参量放大器后，最终获得6.27 W，光光转换效率15.7%的2.9 μm激光输出，谱宽基本保持不变。

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关丽杨   胡贵军  

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本文运用多通道盲最小均方算法（MBLMS）对2×2模分复用系统进行了解复用，阐述了基于非高斯性最大化的多通道最小均方算法原理，分析了算法的解复用性能，并与基于数据辅助的LMS算法进行比较。仿真结果证明MBLMS算法在无需数据辅助的条件下，能够实现卷积混合信号的盲分离，其解复用性能与LMS算法相当。同时，与基于数据辅助的LMS算法相比，MBLMS算法的收敛速度提高33.3%。

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刘崇   刘栋   季来林   林尊琪  

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熔石英楔形透镜是高功率激光装置聚焦与远场色分离的重要元件。但相对于弯月透镜，楔形透镜对终端光学系统调靶过程带来不便，并产生了更为严重的3w激光损伤。本文分析了KDP晶体非共线相位匹配和频产生3w的过程，并利用该过程设计了一种基于非共线和频的终端光学系统谐波转换方案。利用该方案，可使用旋转对称的弯月透镜实现远场色分离，并减少3w光路透射元件厚度以降低损伤。实验中利用石英楔板对w与2w进行色分离，产生和频所需的3.5mrad非共线角，经II类KDP和频晶体与弯月透镜作用后，w、2w与3w远场色分离效果与设计值相吻合，完全满足终端光学组件对远场色分离的需求，并具有足够的3w高效转换失谐角容宽。

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曹玉龙   杨飞   徐丹   叶青   蔡海文  

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提出一种基于3×3迈克尔逊干涉仪的分布式光纤振动传感系统，通过3×3迈克尔孙干涉仪的传输矩阵对光纤中的瑞利散射光的差分相位进行解调，实现对光纤的扰动进行分布式探测。实验结果表明，系统能够对振动进行准确的定位，并有效地对音频和射频驱动的频率进行还原，系统有效传感距离为10km。

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吕小宁   刘晓丽   段云岭   梁建毅  

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快速准确量测大型地下能源储库群容积，不仅是检验工程设计和施工建设成果科学合理性的一种方法，而且也是能源储运工程的基本要求和油库运行期间动态调控的基础。为了快速精确获取储库容积和厘米级的高程容积曲线，研发了基于断面的激光精细测量系统(LSMS)，建立了相应的数据处理方法，并成功应用到了某地下能源储库的容积测量中，获得了厘米级的高程容积曲线，通过回归计算，获得了容积真值，容积测量精度达到-0.06%，优于规范要求一个数量级，最后，结合全站仪和基站式三维激光扫描仪的实验数据,从八个技术指标进行了对比分析，验证了激光精细测量系统及相应的数据处理方法的优越性和正确性。

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刘鹏飞   郝凤欢   何少灵   刘瑞   葛辉良  

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提出了一种以可调谐滤波器实现波长扫描，以标准具实现波长标定的有源光纤光栅解调方法与解调系统，并对该解调方法的可行性及解调系统的测量精度与稳定性进行了实验验证。结果显示该方法能准确地测量出有源光纤光栅光波长，解调系统在1533nm-1550nm波长范围内解调精度优于6pm, 测量波动小于±5.7pm。

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卞宏友   董文启   王世杰   曲伸   杨光   钦兰云   王维  

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针对GH4169合金薄壁零部件表面损伤的修复需求，研究了不同基体厚度和扫描方式对激光沉积修复GH4169合金修复件残余应力、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明：基体厚度越小，即修复体厚度越大，残余应力σx、σy随之增加，枝晶间析出的Laves相体积分数变大，室温抗拉强度和断后伸长率减小。与长边扫描相比，短边扫描的残余应力略低、Laves相体积分数变小、室温抗拉强度和断后伸长率明显增大。试验表明短边扫描有利于提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能；基体厚度越小，修复体厚度越大，室温拉伸性能降低明显。

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王先华   贾森   高立民   肖茂森   吴易明  

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提出了一种利用表面刻画有周期性规则图案的陀螺转子进行非接触式角度测量的方法，这种方法采用光电传感器读取陀螺转子表面图案信息，可以实现对陀螺转子的偏转角进行实时测量。本文介绍了这种测角方法的原理和测角装置的结构，通过建立三维几何模型，对这种测角方法的角度解算算法进行了详细的数学推导，分别给出了陀螺转子在无偏转、一维偏转及二维偏转三种情况下偏转角与光电传感器测得的陀螺转子表面图案信息（定义为占空比）之间的关系曲线或曲面，计算结果表明，两个正交方向上的光电传感器共同探测即可测得陀螺转子的偏转角及方向，结果唯一，且测角范围大于30°。该测角方法可用于高速动态测量，也可用于传统的静态测量。

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刘洋   唐晓军   王喆   吴昌洁   赵鸿   周寿桓  

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结合板条激光器和薄片激光器的特点设计了一种新颖的表层增益板条激光器结构。设计出基于慢轴像中继的抽运耦合系统实现抽运光在板条宽度方向的均匀分布。利用表层增益板条激光器实现了稳定的准连续激光输出，在抽运频率300Hz、抽运脉宽200μs，抽运单脉冲能量354mJ条件下，实现了单脉冲能量121.3mJ的1064nm激光输出，对应的光光转换效率和斜效率分别为34.3%和45%。

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吴圣川   段浩   徐忠伟   阚前华   康国政   付亚楠  

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基于第三代高精度同步辐射X射线三维成像技术，测定激光-电弧复合焊接7020铝合金接头的气孔率，作为GTN细观损伤模型中的初始孔洞体积分数。单调拉伸试验获取母材和接头的力学性能后，分别建立含余高与无余高的复合焊接头的细观损伤力学有限元模型，开发UMAT子程序重建焊接接头的拉伸过程及其损伤机制。焊缝区主应力和孔洞体积分数的云图变化清楚地表明，无余高和含余高的激光复合焊接头的裂纹萌生区分别为焊缝偏下位置和正面焊趾附近。结合拉伸断口和金相组织，分析发现几何和材料不连续性是导致接头失效的重要原因，建议实际工程应用中对焊根和焊趾进行打磨处理。研究认为，准确测定初始孔洞体积分数是应用GTN损伤模型预测材料失效行为的关键参数。

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曹品奇   许国良  

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设计了一种基于分组测量和边沿滤波的大容量光纤布拉格光栅(FBG)快速传感系统。在传统的时分复用光纤光栅传感系统中对传感光栅按位置进行分组，然后按照分组分别进行测量，避免了单次测量中探测器动态范围的限制，对其进行重复利用，延长了系统的测量距离；同时利用边沿滤波法配合实现快速的波长解调，能够在一次测量中解调出该分组所有光栅的波长信号，大幅加快了系统的测量速度，有利于实现更高的扫描频率。实验结果表明，本系统能够有效延长测量距离并实现对大量光栅的快速测量，在温度传感测试中获得了0.9913的解调线性度，误差在1.36 °C以内。

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马仰华   韩宗虎   王继良  

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在机抖激光陀螺捷联惯导系统中，陀螺的抖动偏频将引起伪圆锥运动。本文详细推导了伪圆锥运动对捷联系统旋转矢量计算影响的表达式，并通过数值计算，全面分析研究了伪圆锥误差的影响因素；在此基础上，为实现伪圆锥误差最小化，给出了机抖激光陀螺抖动频差的匹配原则。面向工程实际问题，新提出一种机抖激光陀螺抖频调谐技术。仿真分析和试验结果表明，利用所提出的新型可调谐偏频技术，在不影响陀螺整体外形尺寸和抗振性能的前提下，基于一种主体抖动轮，通过按需选配调节构件，便可便捷地满足系统对陀螺抖动频差的匹配要求。同传统方案相比，实现了机抖激光陀螺抖频匹配技术的优化，对于进一步提升机抖激光陀螺，尤其是小型化机抖激光陀螺的工程化水平和降低生产成本具有重要意义。

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张杰   荆振国   彭伟   李昂  

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介绍了一种全石英非本征型法布里-珀罗干涉(EFPI)高静压传感器，给出传感探头设计结构和制作过程。和一般的传统EFPI传感器相比，此传感器具有大腔长，结构简单，制作工艺简易，应用灵活方便等优点，可以用于较高静态压力的测量。建立了传感解调系统，对压力进行了测试，测量精确度高，稳定性好。该传感器在0-20MPa压力测量范围内，压力腔长灵敏度可以达到21nm/MPa,连续10小时动态测量下，测量偏差为0.2%FS。

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李赟   席丽霞   张晓光   唐先锋   万冬  

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色散是限制光通信系统性能的重要因素之一。为了提高光纤中色散的测量精度、降低测量成本，本文提出了一套基于数字鉴相的色度色散的测量方案。采用低速率的模数转换器采样和基于全相位快速傅里叶变换的数字相位鉴别算法替代传统的模拟鉴相器件，利用粒子群优化算法对接收数据进行曲线拟合处理，实现了高精度的色散测量。数值分析了采样率、信噪比、快速傅里叶变换长度等因素对数字相位鉴别精度的影响，实验验证了测量系统的准确性。实验结果表明，对于不同长度的G.652 光纤，在波长1550nm处，累积色散测量精度小于10ps/nm，结果优于目前城域网环境下的商用色散测试仪的测量精度。

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李志全   彭涛   张明   岳中   顾而丹   李文超   冯丹丹   刘同磊  

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本文提出了一个新颖的基于混合表面等离子体波导结构的纳米激光器，并给出了理论研究和仿真分析。此结构通过金属—介质界面的表面等离子体模式与高增益介质纳米线波导模式耦合，从而使中间空气间隙场强得到显著增大，并保持低损耗传输，实现对输出光场的深亚波长约束。通过对参数进行优化，得到较小的阈值和较高的品质因数。与边缘耦合混合表面等离子体纳米激光器比较可知，当二者所取参数值相同时，本文提出的纳米激光器具有更小的阈值。此激光器能够作为纳米级光源集成在一个微型芯片，可广泛应用于光通信和光学传感技术。

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何坤娜   李德华   魏志义  

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超短脉冲激光在许多领域具有重要应用。通过全固态激光器被动锁模是产生超短脉冲的一种有效方法。Nd3+掺杂激光器实现四能级和准三能级被动锁模运转时产生的1μm、1.3 μm和0.9 μm附近波长的超短脉冲在许多领域已被广泛应用。目前，在基于Nd3+掺杂激光材料被动锁模产生超短脉冲的研究中，无序晶体由于兼具玻璃和有序晶体的优点，具有宽荧光谱和较好的热特性，且特适合二极管激光泵浦，已成为研究的热点。本文结合本课题组的相关工作，总结了Nd3+掺杂无序晶体被动锁模激光器的现状，展望了Nd3+掺杂无序晶体应用于超短、超强脉冲产生的发展前景。

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石岩   李镇   刘佳   陈俊科  

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纯镍板在激光焊接过程中，为避免焊缝氧化，必须在气体保护气氛下进行。这给大尺寸、小批量、施焊空间狭窄的复杂结构件焊接带来不便，造成焊接装置复杂、制造成本高。本文研究了单面提供气体双面成形的激光焊接Ni201板工艺，并借助光学显微镜、扫描电镜、X射线、氧氮氢分析仪、拉伸试验机等设备对焊缝进行了分析与测试。结果表明，焊缝成形良好，改变槽深对焊缝熔宽影响较小，焊缝区为粗大的奥氏体组织。气孔类型检测表明焊缝气孔为氧气孔，并随槽深增大氧含量呈V型变化。当槽深为3mm时焊缝氧含量最小，接头强度为377.7MPa，达到母材的85.8％，焊件满足使用要求。当通槽深度由3mm以奇数增加到9mm时，气孔率达到最大值，拉伸强度骤降为288.3MPa。

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周红艳   盛斌   倪争技   黄元申   张大伟  

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针对于通信波段，本文设计并制作了楔形波导层的导模共振滤波片（GMRF），分析并研究了其光谱特性。其光栅线条方向分为平行于楔形波导层变化的方向和垂直于楔形波导层变化的方向。采用三角掩膜板的方法进行离子束刻蚀，通过蚀刻一定的遍数，来获得楔形的波导层。实验结果表明，对于两种结构，共振峰的位置与滤波片上的位置有近似于线性的关系。另外，在光栅刻槽平行于楔形层变化的方向，其共振峰的半高宽宽于在光栅刻槽垂直于楔形层变化方向的半高宽。最终，在20毫米的样品上，获得了线性渐变的Ta2O5楔形薄膜厚度，其反射谱约在1560～1600 nm范围内近似于线性变化。

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杨建明   檀慧明   田玉冰   姚文明   马刚飞   鞠乔俊   张龙   陈建生   高静  

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报道了全固态双共振KTPⅡ类相位匹配腔内和频连续波578 nm黄光激光器的研究结果。利用两块增益介质Yb:YAG(薄片)和Nd:YAG分别得到的1030 nm和1319 nm基频谱线，通过KTPⅡ类临界相位匹配进行腔内和频实现了578 nm黄激光输出。实验中发现578 nm黄激光输出同时出现582 nm和频光成分。通过光谱分析，该现象是由于Nd:YAG晶体中对应能级跃迁为R2─X3的1338 nm谱线起振，同时与1030 nm谱线产生了和频作用。当Yb:YAG和Nd:YAG的泵浦功率分别为10.3 W和3.7 W时，得到55 mW的黄激光输出，功率稳定性在30 min以内优于4.7%。利用格兰棱镜测量了基频光与和频光的偏振特性，结果表明，对于两个各向同性的激光晶体，谐振腔结构以及和频晶体的方位角均能影响其相应基频光的偏振特性，两者均可以使基频光的偏振方向向有利于和频作用的偏振方向改变。

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邹岩   吴婷   李之通   惠勇凌   姜梦华   雷訇   李强  

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键合激光晶体作为工作物质，可以有效地控制热负载，减小晶体端面的变形和损伤，降低光束的波前畸变。本文基于键合面缝隙闭合理论，分析了激光晶体的可键合条件，讨论了掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）、掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）和蓝宝石（sapphire）晶体键合时需要满足的参数，并以YAG-Nd:YAG晶体为例实验验证了可键合条件的合理性。本文给出的晶体可键合条件的判断方法可以对键合晶体的选材和键合工艺的参数优化提供参考。

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余文涛   张汉乐   邓欢   王琼华   李大海  

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本文提出一种基于全息光学元件的透视增强现实集成成像3D显示系统。文中对基于反射体全息原理的全息光学元件的记录以及再现做了较为深入的理论分析，并通过搭建实验光路记录一块尺寸为20mm×20mm的全息光学元件。该全息光学元件仅对满足布拉格条件的光线体现出微透镜阵列的成像功能，再现出虚拟的3D图像，而真实3D物体发出的光线可以直接透过。因此该全息光学元件作为图像融合元件实现了真实3D物体与虚拟3D图像的融合。实验研制的透视增强现实3D显示系统再现出较好的虚拟3D图像，并与真实3D物体进行了有效的融合，实现了增强现实的3D显示效果。

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雷云飞   龙井华   刘进元   蔡厚智   廖昱博   白雁力  

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本文设计了一种大探测面积短磁聚焦分幅变像管。通过理论分析和模拟仿真的方法对单透镜和三透镜两种结构的分幅像管在不同离轴位置的空间分辨率进行研究，并通过实验进行验证。在仿真计算中，当成像缩小倍率2:1时，单透镜结构仅能在10 mm离轴距离内达到5 lp/mm的空间分辨率，而三透镜结构能够在30 mm离轴距离半径内空间分辨率达到5 lp/mm。在实验测试中，单透镜仅能在12 mm范围内的空间分辨率达到了5 lp/mm，而三透镜结构则能在27 mm范围内达到了5 lp/mm的空间分辨本领。实验结果证明，采用三透镜结构设计的分幅变像管在单透镜结构的基础上将有效探测面积提升了4倍以上。

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柯熙政   胥俊宇  

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本文详细分析了涡旋光与平面波的干涉现象，并利用涡旋光共轴叠加干涉生成携带双态轨道角动量的光，且将其应用于轨道角动量拓扑荷的检测。利用叉形错位光栅制备出中心对称的涡旋光束，进而讨论了在不同拓扑荷数下，两束涡旋光束干涉制备双态轨道角动量光束的情况。实验结果表明：随着拓扑荷数数值、正负的变化，将两束涡旋光束进行干涉叠加时其干涉图像也发生规律性的变化，据此可以进行涡旋光束的检测，其次在信息传输及编码方面也具有重要意义，为涡旋光束在自由空间通信中的复用提供了实验依据，涡旋光束所具有独特性也为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力。

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杜剑波   李道京   马萌   胡烜   乔明  

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顺轨干涉处理是实现机载合成孔径激光雷达振动估计的一种有效方法，但实际飞行过程中载机俯仰角和偏航角的存在，会使顺轨基线中引入交轨基线分量，在振动条件下对高程起伏地形难以精确成像，为此本文提出了基于三探测器正交基线干涉处理的振动估计和成像处理方法，建立了信号模型并进行了精度分析。三探测器信号干涉处理需要重叠视场，合成孔径激光雷达可使用非成像光学系统的特点使之容易实现。本文介绍了与之对应的一个对地宽幅成像探测器和三个振动估计探测器分置的光学系统实现方案，同时讨论了探测器视场重叠度和信噪比对振动估计性能的影响。振动条件下对高程起伏地形的仿真成像结果，表明了本文方法的有效性。

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崔红霞   刘丽   刘畅  

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飞行平台的运动是影响低空动态成像质量的重要因素，为补偿像移、提高影像的质量，需要准确探测影像间的像平面位移矢量。在给出星载相机像移矢量测量常用的联合变换相关基本原理的基础上，提出一种改进的联合变换相关的方法。提出改进的适用于低空影像的自反馈模糊边缘检测方法，以实现输入图像预处理；通过消除“0”级衍射峰，以质心法提取互相关峰的坐标，实现互相关峰高精度探测。利用仿真和真实低空成像实验对该方法的测量精度和性能进行了分析。仿真实验表明，该方法对于运动模糊在0～10 个像元范围内，高斯噪声小于等于0.002时，影像间像位移在0-20个像元时，探测精度可控制在0.03 像元以内。真实实验进一步表明，本文提出的方法像移测量精度可达到0.2pixel；该方法能够高精度、稳健地探测低空影像的像位移矢量。

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陈勇   尹辉   刘焕淋  

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针对LED通信系统中基于导频信道估计数据恢复的问题，提出了基于信噪比的自适应信道估计算法。通过对最小二乘法(LS)、最小均方误差(MMSE)、离散傅里叶变换改进最小二乘法(LS-DFT)、离散傅里叶变换改进最小均方误差(MMSE-DFT)以及分布式压缩感知同步正交匹配追踪（DCS-SOMP）等五种信道估计方法研究，确定了其信噪比的临界阈值。低于临界阈值时，采用MMSE-DFT进行信道估计；高于临界阈值时，选用DCS-SOMP算法进行数据重构并恢复信道脉冲响应矩阵。仿真结果表明，当信噪比在1-40dB时, 所提算法与对比算法相比，均方误差得到有效降低（从2.95dB到15dB），LED的通信服务品质能得到提高。

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田锟   邹永刚   海一娜   王丹   白云峰   范杰   王海珠   马晓辉  

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亚波长光栅作为具有独特且优良性能的微结构在偏振器、太阳能电池以及半导体激光器等领域具有广泛且重要的应用。本文设计了一种针对976nm波长、GaAs材料具有波长和偏振模式选择特性的亚波长抗反射光栅。首先采用等效介质理论与薄膜理论对光栅进行初步设计，之后基于严格耦合波法依次对光栅占空比、脊高和周期进行参数的优化确定，同时分析了各个参数对光栅透射率的影响，所设计的抗反射光栅分别具有99.99%（TE模式）和99.86%（TM模式）的高透射率，且在976nm±30nm范围保持99%及其以上的高透射率，满足器件应用要求，最后研究了工艺误差导致的光栅非矩形形貌对光栅透射率以及偏振优势模式的影响。

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任志君   应朝福   陈波   杨照清  

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基于突变理论中的塞曼突变机构理论，通过求解Pearcey光束势函数的临界点方程，发现临界点方程根的数目决定了Pearcey光束的光学形态。Pearcey光束势函数的临界点方程最多有三个实根，三个实根对应着三个稳态点，以及相应的三条衍射光线。如果改变Pearcey光束的控制变量，使得临界点方程的三个实根中，有两个实跟相等，则对应的两条衍射光线，将重叠形成Pearcey光束的焦散线；若改变Pearcey光束的控制变量，使得临界点方程的三个实根全部相等，则会形成Pearcey光束的光学尖点。由此，我们揭示了Pearcey光束的焦散线及光学尖点形成的数学机理，同时也找到了Pearcey光束的焦散线方程及其光学尖点位置的表达式。

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卢洁玲   张莉珍   林州斌   林海枫   陈玮冬   张戈  

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本文使用Yb3+掺杂的Ca4Gd0.5Y0.5O(BO3)3（Yb:GdYCOB）晶体作为激光增益介质，研究采用端面泵浦的方式直接激发带有螺旋相位波前的一阶拉盖尔-高斯（LG01）涡旋光束。实验采用带有环形空间强度分布的波长为976nm的泵浦光束，通过对泵浦光聚焦光束半径的调整，使其与谐振腔内LG01模式相匹配，从而实现激光谐振腔内直接发射波长为1085nm的LG01涡旋激光。通过测量输出激光光束的空间强度分布、光束品质因子、光束纯度以及光束的波前相位信息，证明激光器输出的光束为高纯度的LG01涡旋光束。当注入的泵浦功率达到3.2W时，获得最大的输出功率281mW，此时激光器的光-光转换效率为8.7%，相应的斜效率为21.7%。

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朱能伟   方晓东  

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介绍了ICEM（Integrated Computational Engineering and Manufacturing）软件对简化后的准分子激光器气体流道二维截面网格划分方法。利用FLUENT软件对激光器内部气体流动进行稳态流场仿真，获得了腔内气体流道上的速度大小和分布。该仿真使用Realizable k-epsilon湍流模型和多参考系模型来计算流场。采用皮托管实测流速分布与仿真结果进行对比，验证了仿真的可靠性。仿真结果表明电极间气体平均流速与风机转速大小成线性关系，风机扭矩与风机转速的二次方成线性关系。仿真研究为准分子激光器气体流道和贯流式风机优化设计提供参考依据。

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乔俊楠   王启明   邹江林   吴世凯  

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本文采用光纤激光与变极性TIG复合填丝焊接4mm厚的A7N01铝合金，采用优化后的工艺参数，得到了成形良好、无缺陷的焊接接头，系统研究了复合焊接接头的显微组织、静载拉伸及疲劳性能，并分析了疲劳断裂特征及断口形貌。研究结果表明：复合填丝焊接接头主要由熔合线附近的细晶区、柱状晶和位于焊缝中心的等轴树枝晶组成；焊态下接头抗拉强度均值为320MPa，约为母材的75%，自然时效30天后，其抗拉强度均值提高到369MPa，达到母材83%，断裂位置位于焊缝，断裂轮廓线与拉伸方向成45°，拉伸断口呈明显的韧窝状，为典型的韧性断裂；复合焊接接头的疲劳极限为110MPa，断裂位置在焊缝余高焊趾应力集中处。

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李绪友   许振龙   凌卫伟   刘攀   夏琳琳   杨汉瑞  

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提出了一种基于双芯光子带隙光纤（PBF）的单偏振(SP)定向耦合器，利用全矢量有限元方法(FEM)对其耦合特性进行了研究。结果表明：通过适当调整纤芯间微孔的大小及掺杂折射率可使耦合器获得SP特性；而纤芯间微孔椭圆率的变化并不会对其SP特性造成干扰，耦合器具有较高的结构参数容错性；通过优化参数，最终获得了一种长度仅为0.403mm的SP定向耦合器。该耦合器在全PBF谐振腔（FRR）应用中, 能同时起到分束器及起偏器的作用，可以破坏次ESOP的谐振条件、有效地抑制次本征偏振态（ESOP）的传输。这种具有较短长度的SP耦合器模场可与前期研究提出的保偏PBF（PM-PBF）相匹配，有利于搭建起全PM-PBF谐振腔，这对抑制RFOG热致偏振波动噪声、提高RFOG的长期稳定性具有重要的意义。

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李珊珊   郝霞   白晋军   常胜江  

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采用折射率匹配耦合法，提出了一种偏振可调的单模单偏振太赫兹光纤。首先，通过在纤芯设计非对称微结构来实现芯模x、y偏振模式的分裂；然后，在包层空气孔中填充折射率匹配液来引入缺陷模式，通过调整液体折射率来分别实现它与芯模x、y偏振模式的匹配。结果表明，当液体折射率为1.288时，x偏振模式匹配。当频率大于0.73THz，偏振损耗比大于100，此时光纤以y偏振模式运转。在1THz，偏振损耗比达到最大值1020。当液体折射率为1.338时，y偏振模式匹配。在0.87-0.93THz，偏振损耗比大于100，此时光纤以x偏振模式运转。在0.9THz，偏振损耗比达到最大值118。该设计实现了光纤单偏振运转模式的切换，具有宽带、可调、易于实现的特点。对太赫兹偏振相关器件的设计具有重要意义。

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戴茂春   樊代和   王尧   韦联福  

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螺旋光束所具有的轨道角动量是目前光学领域研究的热点。空间光调制器(Spatial Light Modulator, SLM)作为一种像素折射率可实时控制的光学器件已被广泛地应用于制备和分析各种螺旋光束的研究中。然而，由于通常的SLM存在使用波长范围较窄、衍射效率不高等问题，因此极大地限制了高质量螺旋光束研究的开展。鉴于此，本文提出一种有效的SLM优化方法，可极大地提高基于SLM制备螺旋光束的光束质量。进一步，本文以650nm波长激光为例，制备了具有不同轨道角动量值的螺旋光束。通过实验分析螺旋光束的强度分布、衍射效率等特征，证明所提出的优化方法是有效的。本文的研究结果将为基于SLM制备开展的螺旋光束研究提供参考依据。

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高金磊   孙裕文(快递到付）  

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作为纳米位移测量技术领域的关键解决方案之一，干涉型光栅位移测量系统具有高精度、高分辨率、体积小的特点。干涉型光栅位移测量系统测量中所用的干涉光来自光栅的衍射，所以系统对光栅的偏摆角度较为敏感，装调难度大。本文报道了一种对称式双光栅干涉位移测量系统，基于光学多普勒频移效应和圆偏振光干涉等原理实现高精密位移测量，系统对位公差小，装调简便。性能测试结果表明，该对称式双光栅干涉位移测量系统的实测分辨率为0.8nm；重复性为1.4nm；在1~14.5μm的位移范围内校正前系统测量精度为15.4nm，采用系统运动轨迹误差校正后精度为5.5nm，进一步采用周期性误差校正后精度达到1.4nm。

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戚若阳   高健存   方茗   唐新春   唐淳   裴正平   于益  

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本文利用光栅反射镜的偏振选择原理，设计并制备了35层镀膜、1000nm周期、70nm槽深的圆环型微结构光栅反射镜。使用光栅反射镜作为LD泵浦的Nd:YAG激光器的后腔镜，通过对激光谐振腔的优化，获得了功率为13.4W的径向偏振激光。通过对偏振纯度的分析和设计计算方法，测量了径向偏振激光的偏振纯度，达97%。

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杨晓伟   刘志刚   任志远   张海青   朱健强  

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片状放大器腔内钕玻璃表面的洁净度是保证放大器高工作性能和长寿命的关键指标，而合理的腔内流场分布是放大器保持腔内洁净的前提条件。本文运用CFD方法，利用Fluent软件对纯氮气冲洗片状放大器过程中的腔内流场进行了模拟，并在样机上验证了模型的有效性；在此基础上，通过改进放大器的进出气口结构及位置排布，以获得最佳的流场分布。实验验证，优化后的放大器只需要一半的时间即可达到原有的洁净要求，而且还获得了更的洁净度。

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蒋鹏   胡正良   马丽娜   胡永明  

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干涉型光纤传感器是一种高灵敏度的传感器，在许多领域都具有重要应用价值，而偏振衰落是这种传感器中需要解决的一个重要问题。本文提出采用脉冲正交偏振切换及基于相位生成载波(PGC)的信号合成算法来实现抗偏振衰落。阐述了正交偏振切换方法的基本理论，分析了以PGC解调为基础的正交偏振切换合成算法的原理，搭建了实验系统进行了实验研究。研究结果表明，当光纤中偏振态受到扰动时，通过正交偏振切换及合成算法，合成的结果等效干涉度可以稳定在0.93到0.94；解调结果的噪声可以达到四路偏振通道噪声的最低水平，并且这一方法可以消除传输光纤中偏振扰动所造成的低频相位漂移，使解调结果不受传输光纤中偏振态扰动的影响。长时间的噪声监测结果表明，在PGC调制频率为8kHz的条件下，系统噪声达到了-96 dB/√Hz @1kHz。这一结果与在同一系统下采用Faraday旋镜作为反射镜测得的本底噪声相当。这一方法为解决干涉型光纤传感器时分复用阵列，特别是基于光纤光栅的干涉型准分布式光纤传感器和分布式传感系统中的偏振衰落问题提供了一种可行的途径。

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邹涛   陈长军   张敏   刘星  

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针对激光作用下玻璃/不锈钢、玻璃/钛合金的连接机理及焊接差异性，对玻璃与两种材料的焊接实验展开研究，重点分析了焊缝断口形貌、截面形貌及焊缝处物相的差异。结果表明：玻璃/不锈钢、玻璃/钛合金连接的机理类似，焊缝中玻璃与金属形成的镶嵌结构及分布在界面处的粘附物是两者能连接的主要因素。钛合金焊接件拉断力高于不锈钢焊接件的主要原因有两个，一是玻璃与钛合金线之间的线膨胀系数差异要小于玻璃与不锈钢的；二是激光作用下玻璃与钛合金形成化学结合，生成化合物Ti5Si3，而玻璃与不锈钢主要为机械混合。

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陆斌   石拓   石世宏   方琴琴  

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本文使用基于光内送粉的激光熔覆光头展开研究。通过光头沿堆积层生长切线方向提升、回转台逐层变速的方法成形斜壁结构；采用“依次独立堆积路径”与“法向分层、无错位堆积”工艺方法成形了双层斜套。结果表明，“依次独立堆积路径”工艺可以提升激光成形双层斜套效率，节约金属粉末；“法向分层、无错位堆积”工艺可以有效保证薄壁件厚度均匀、小间隙双层斜壁层间间距稳定。经检测，小间隙双层斜套成形件表面形貌平整，尺寸精度偏差不超过1.11%；斜壁壁厚为2.2 mm；双层斜壁层间间距为0.95 mm；显微组织致密均匀，无裂纹、气孔等缺陷；显微硬度分布均匀，约为700 HV；抗拉强度为485.6 MPa。

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屈东胜   洪延姬   王广宇   王明东   潘虎  

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基于扫描波长调制光谱方法，实现了超声速气流的温度、H2O组分浓度、压强、速度以及质量流量的测量。利用两条H2O吸收谱线的谐波信号，研究了均匀流场中超声速气流多参数同时测量的方法。基于波长调制光谱技术的测量结果能准确反应均匀流场中的气体参数，然而实际流场往往具有边界层，针对具有边界层的近似均匀流场，数值仿真研究了吸收谱线和边界层厚度对流场中心流测量结果的影响，结果表明，随着边界层厚度不断增大，测量结果误差逐渐增大，选择对边界层温度不灵敏的吸收谱线，能够有效降低边界层的影响。对超燃直连台隔离段内的超声速气流开展了实验研究，其结果表明，基于波长调制光谱的测量方法在强噪声和强振动的环境中具有较高的测量精度，温度、H2O浓度、压强、速度以及质量流量测量值与预测值基本符合，与预测值的最大相对偏差分别在8.2%、7.2%、2.0%、3.1%和6.4%以内。

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李树旺   邵士勇   梅海平   饶瑞中  

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相位漂移现象是干涉测量中普遍存在的问题，对解调结果的准确度带来巨大影响。提出了一种光源混合频率调制的闭环工作点无源控制方法，通过直接高频调制光源的方式从单路干涉信号中提取出相位漂移信号，并利用低频控制信号对光源直接调制的方式予以补偿；通过高频、低频调制信号的配合，解决了单路干涉信号的工作点跟踪问题，以无源控制的方式保证干涉测量系统始终工作在最灵敏的线性区域。测试了光源在不同调制频率下的调制特性，比较了系统开、闭环状态下工作点的变化趋势，无源闭环工作点控制法与相位载波解调算法的对比解调结果表明两种方法解调结果相关度超过 ，证明该方法可行。

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王志强   张鹏飞   乔春红   张京会   范承玉  

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为了提高基于普适模型的无波前探测自适应光学算法的收敛性能，建立了一套基于Zernike模式的127单元变形镜自适应光学系统仿真模型。以峰值斯特列尔比和首次提出的快速稳定收敛百分比为评价标准，通过分析不同湍流强度下扰动系数、Zernike模式数、斜率因子对校正效果和收敛速度的影响，验证了普适模型的无波前探测自适应光学算法对静态波前畸变良好的校正能力。仿真结果表明，扰动系数在小于0.01时系统可以稳定收敛，过大的扰动系数反而会破坏校正效果，增加Zernike模式数可以提高系统收敛时的斯特列尔比值，但同时收敛速度会有所降低。改进的矢量化斜率因子可以有效提升系统在一次迭代后的校正效果，特别是对大畸变波前具有较强的适应性。

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沈梅力   李霄   于海龙   尚亚萍   许晓军  

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脉冲光纤激光器具有输出光束质量好，峰值功率高等优势，易于激发晶体内部的非线性效应，能够将光纤激光的近红外输出波段变换至深紫外和中红外等波段。本文利用实验室自主搭建的中心波长为1064nm，脉宽为650ps的脉冲光纤激光器泵浦KTP晶体，实现了高功率超短脉冲对1064nm激光的单程倍频，输出532nm激光。并且通过将脉冲宽度压缩至1ps后，泵浦激光的峰值功率密度达到24.97GW/cm2，有效地将单程倍频转换效率从0.8%提高到8.4%。本文比较了不同平均功率、不同脉宽、不同光斑直径的超短脉冲对KTP晶体倍频效率的影响，验证了未来在振荡腔结构下实现KTP晶体高效倍频的可行性，为今后探索倍频转换效率的极限具有重要指导作用。

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刘月   鲁金忠   罗开玉   吴刘军  

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工业纯钛主要用于制作航空发动机压气机部件和火箭、导弹和高速飞机的结构件，其疲劳强度和高温力学性能直接影响零部件的服役寿命。本文主要对激光冲击强化TA2工业纯钛试样在中高温条件下经拉伸后的断口进行表征和分析，研究不同温度下断口特征形貌和拉伸性能变化，结果表明：在同一种温度下，激光冲击强化拉伸断口颈缩现象比未处理试样断口要明显，并且塑性更好。随着温度的升高断裂形式呈现出从脆性断裂到混合断裂，再到韧性断裂的转变。

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盛志轩   潘政清   蔡海文   曹玉龙   王照勇   庞拂飞  

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在传统的布里渊光时域反射技术（BOTDR）中，空间分辨率和自发布里渊散射谱宽相互制约。针对这一问题，在前人研究的基础上，使用检测频谱包络的方法改进了探测光为超短双脉冲的方案，用于提高BOTDR系统的空间分辨率，同时可以避免压窄脉冲引发的布里渊增益谱展宽对测量精度的影响。实验表明，本方案能实现在0.5m空间分辨率上的温度和应力测量，同时避免自发布里渊散射谱较大展宽。

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刘琴   韩圣龙   王家亮   冯子桐   陈炜   程楠   桂有珍   蔡海文   韩申生  

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通过级联方式在京沪光纤骨干网中实现了430km的高精度频率传递。该级联系统包含了280km和150km两级系统。当每一级传递系统通过光学补偿方式达到稳定后，整个级联系统引入的频率不稳定度为1.02×10-13@1s和8.24×10-17@104s，实验结果也验证了整个系统与两级系统之间符合误差理论。可以预见通过更多级系统，频率传递距离可以达到千公里量级，这也为未来构建准国土范围内的光纤频率传递网络奠定了基础。

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刘亭洋   张福民   吴翰钟   曲兴华   樊世超   杨艳静   高海洋  

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脉冲啁啾光谱干涉条纹是非平稳信号，然而常规的傅里叶变换只能反映信号的频域信息，而时频变换能同时提供信号的频域和时域特征，揭示信号的振荡成分的动态过程，更利于分析信号。本文介绍了飞秒脉冲啁啾干涉测距的原理和典型的时频变换方法，比较了它们对啁啾光谱干涉信号分析的效果，研究了影响结果的因素，并用于处理啁啾光谱干涉的测距数据；通过实验比对，发现它们的处理结果相对于参考的He-Ne干涉仪数据，在65m范围内相对精度都优于6×10-7，满足高精度处理要求，其中Smoothed Pseudo Wigner-Ville分布、连续小波变换和Smoothed Choi-Williams分布处理啁啾光谱数据性能较好，获得了预期的结果，为今后基于脉冲啁啾干涉测距系统的数据处理奠定基础。

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于佳   张春熹   王夏霄   李传生   张宇宁  

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建立了光纤电流互感器的离散动态模型，给出了互感器比值误差及相位误差与系统环路增益与之间的关系，确定了环路增益漂移是导致互感器长期运行精度劣化的主要原因之一。提出了一种环路增益在线监测方法，能够实时检测环路增益的变化，监测值可以作为互感器长期运行时的一个故障监测点。并在此基础上，设计实验验证了模型的正确性。实验结果表明：在保证静态测试精度的条件下，系统环路增益取值越大，环路增益波动对互感器比值误差和相位误差的影响越小。系统环路增益取值0.05时，为保证长期运行互感器测试准确度不超过误差限值要求，环路增益波动应不超过10%。

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金伟   陈迪虎   李志伟   施海亮   洪津  

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空间外差光谱仪采用面阵探测器采集二维干涉数据，面阵探测器的响应特性直接决定了干涉数据的质量。为了在空间外差光谱仪研制时挑选高性能的探测器，本文提出了一种有利于空间外差光谱仪光谱复原的探测器筛选方法。首先，通过仿真分析确定了影响空间外差光谱仪光谱复原的探测器响应参数，针对这些参数设计了相应的探测器筛选方法。然后，介绍了探测器的筛选装置，阐述了对探测器的暗电流响应、坏像元数、响应非均匀性以及相同入射光能量下响应等筛选内容的数据处理方法。最后，利用设计的探测器筛选装置进行了探测器筛选实验，通过对实验数据进行处理和分析，从备选探测器中选取了最优性能的探测器。筛选测试后的探测器已经应用于星载空间外差光谱仪，并通过了一系列实验考核。

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裴卓然   刘军（本所）  

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本文详细探究了平行相位调制算法在飞秒激光脉冲的频谱相位测量与补偿中的应用。通过数值模拟讨论了调制频率选取和相位复原问题。基于该算法搭建了一套飞秒激光脉冲整形装置，并使用自行编写的LabVIEW程序完成了频谱相位的测量补偿过程。使用多光子脉冲内干涉（MIIPS）方法来验证实验结果的准确性。不同于以往的超快激光脉冲测量方法，如MIIPS方法，本文的方法无需测量非线性信号的光谱，只需要测量信号强度即可快速确定频谱相位。平行相位调制法作为一种新的脉冲相位测量量方法，对于双光子光谱学，飞秒化学等领域有重要意义。

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杨相会   沈卫星   张雪洁   马晓君  

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高功率激光系统中，光学元件中频波面误差采用功率谱密度（PSD）分布评估。使用干涉仪对中频波面误差检测时，干涉仪的低通滤波特性会造成波面中频信息的丢失，对中频误差评估造成影响。为了探究不同干涉仪对中频误差的响应规律，获得相对真实的PSD分布，分别利用4D AccuFiz、ZYGO DynaFiz以及ZYGO GPI三台干涉仪检测周期性波纹和划痕样品，对一维实测PSD曲线进行了对比分析。实验结果表明不同干涉仪对中高频信息的响应度相差较大，干涉仪分辨率越高，响应度也越高。利用仪器传递函数（ITF）曲线对实测PSD分布进行了修正，获得了较为真实的PSD分布。但在某些频率范围内，标定的ITF曲线和实际响应出现差异，造成PSD修正值可信度下降。

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石帅旭   杨庆伟   欧阳小平   夏素秋   朱健强  

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提出了一种谐振腔振荡式单次脉冲信噪比测量技术，通过精确设置谐振腔长度、两谐振腔之间的光程差、高反镜的反射或透射率，可简便地实现信噪比测量中高动态范围、大时间窗口和高时间分辨率三个关键指标，同时，本技术采用全口径光束测量，保证了测量信号的高保真度。从理论上分析了谐振腔结构的各种功能和稳定性，以及色散可能带入的误差影响，在谐振腔中引入楔形平凹球面镜，避免了次脉冲噪声的产生。理论上，该种结构可以实现 甚至更高信噪比的测量，而且能达到百飞秒的高时间分辨率。

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候华毅   方朝晖   张元志   董美丽   朱灵   王贻坤   叶兴顺   桑瑶烁   刘勇  

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皮肤胆固醇是评估动脉粥样硬化性疾病风险的新型生物标志物。为实现皮肤胆固醇的无创、快速检测，设计了一套基于漫反射光谱技术的检测系统，并通过检测模拟梯度浓度皮肤胆固醇的“毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶”共聚物溶液和受试者在体皮肤胆固醇验证该系统的可行性。结果显示：在440-550 nm特征波段内，由相对漫反射率引入的参数S值与共聚物溶液浓度呈线性关系（相关系数r=0.992，P<0.01）；控制年龄、性别等因素后，受试者在体皮肤胆固醇无创检测结果与动脉粥样硬化性疾病的主要危险因素血液总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关，相关系数r分别为0.837（P<0.01）和0.778（P<0.01）。研究结果表明，漫反射光谱技术为皮肤胆固醇的检测提供了一种无创、便捷的方法，在体皮肤胆固醇的无创检测将有助于动脉粥样硬化性疾病的早期发现。

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周树清   马国佳   王春华   张伟  

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论文采用飞秒激光诱导钛合金表面的方式，在改变能量密度和脉冲个数的条件下研究其表面微纳结构的变化规律。利用扫描电子显微镜表征了钛合金表面微纳结构的形貌特征，并绘制了其表面微纳结构变化规律图。研究结果表明：钛合金表面微纳结构的演化规律主要经过四个阶段，分别为无激光诱导周期表面结构阶段、经典条纹结构阶段、经典与非经典条纹结构并存阶段和微驼峰结构阶段。进一步研究结果表明：非经典条纹的周期随着能量密度或脉冲个数增加而增加。

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陈亚洲   周留成   何卫锋   罗思海   焦阳   庞澄清   刘鹏  

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激光冲击强化利用激光冲击波力学效应提高金属材料力学性能，得到广泛研究。但现有实验手段难以测量波后动态物理参量，局部动态力学量以及微观组织动态运动过程。本文采用分子动力学方法，在 300k初始温度下对纯钛进行冲击模拟，观察到了冲击加载下冲击波在纯钛中传播的动态双波结构，得到了加载过程中的力学量动态变化以及力学作用下孪晶的动态生长过程。塑性变形过程中，由于位错的塞积和释放，正应力上升的同时，剪切力和流变应力不断下降，而塑性变形的结果是形成了平行孪晶栅。在受冲击表面观察到了极薄的非晶层，其形成与超高应变率塑性变形和动态再结晶相关。并且孪晶与非晶层结构均与 TEM结果吻合较好。

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王旭   张豪杰   温泉   陈龙飞   王芳   刘玉芳  

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结合线性啁啾光纤光栅（CFBG）的特点，设计了一种基于激光拍频实现应力测量的传感装置。系统采用 CFBG 的时延改变谐振腔的腔长的方法，把波长变化转化为腔长变化，不同于以往改变腔长的方法，达到波长解调实现传感测量的目的。本文首先对线性 CFBG 的时延谱进行了测量，以及对系统结构和测量原理进行了详细的阐述，并对测量结果和精确度进行了分析与计算。谐振腔长变化可达到 6.2cm，相对腔长变化达到 2.55%，使测量精度可以提高到 10-7 ε 。系统结构相对简单且具有较高精确度，具有参考意义。

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张国庆   杨永强   林辉   宋长辉   张自勉   余家阔  

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植入体耐磨性被认为是影响手术成功和植入体使用寿命的关键因素，因此对激光选区熔化成型CoCrMo零件耐摩性进行研究是个性化植入体成功应用的关键。应用摩擦磨损试验机进行磨擦摩损实验并对实验前后零件称重以分析其在不同条件下的摩擦系数、磨损率变化；对零件实验前后表面组织、形貌分别采用金相显微镜、SEM进行观察以研究其磨损机理。结果表明：在不同润滑条件下，SLM成型件正面比铸造件磨损率分别低27.92%、 21.15%、19.03%、SLM成型件正面比侧面磨损率分别低26.97%、10.88%、14.97%；SLM成型件比铸造件组织更加均匀，表面基本无孔洞；在干摩擦下表现为磨粒磨损，氯化钠及人工唾液润滑条件下主要为磨粒磨损及疲劳磨损，为激光选区熔化成型CoCrMo 合金在医学植入体方面的应用提供了依据。

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赵剑峰   成诚   谢德巧   肖猛  

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基于激光修复技术，采用镍基高温合金FGH95 粉末对航空发动机常用材料GH4169 进行激光修复试验，测试不同工艺参数下修复试样的高温拉伸性能并对其断裂机理进行分析。研究表明：在合适的工艺参数范围内，修复试样的高温抗拉强度可达到无损试样的 85%以上，当激光线能量密度为 100J/mm2时，修复试样的高温抗拉强度达到最大值 708MPa，为无损试样的 90.4%，其屈服强度也达到最大值 538MPa，超过无损试样 4.3%。修复试样的高温拉伸断裂位置位于基体的热影响区，在激光束照射所产生的交变热循环作用下，热影响区发生的元素偏析是导致修复试样高温拉伸性能下降的主要原因。

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邵文毅   鲜浩  

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针对非均匀湍流路径上光束传输的研究中，设置合理的相位屏位置分布和数目尤为关键。在多层随机相位屏模型的基础上，建立了非均匀湍流路径上大气分层优化模型，并结合两层相位屏的光束传输算例，在 Hufnagel-Valley5/7 大气湍流廓线模型下，分别计算了相应的大气离散分层边界与相位屏的最优分布位置，并引入相应的最大 Rytov 判据。此外根据等菲涅耳数、等湍流效应和几何尺度缩比原则，计算了具体光束传输缩比实验参数，对比分析了光强起伏概率密度分布和相位结构函数的理论与实验值。研究结果表明：不同天顶角下光强起伏概率密度分布实验拟合与理论曲线整体分布趋势一致，且呈现出对数正态分布的趋势；光强起伏的经验累积分布实验与理论曲线趋势保持一致，说明概率密度分布曲线拟合程度较好；而在所关注的低频区域，相位结构函数的实验曲线与理论曲线虽然存在一定的偏差，但其整体趋势仍然保持一致，且近似服从 5/3 幂律规律，从而验证了上述非均匀湍流路径上大气分层优化模型以及相应缩比原则的 可行性和有效性。

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孙珊珊   李正阳   蔡宝春   彭爽   王保安   徐江  

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本文采用激光相变硬化处理亚共析钢圆环试样侧面，用 Amsler 型滚滑摩擦磨损试验机进行滚动接触疲劳实验，用光学显微镜、扫描电镜对硬化层的滚动接触疲劳失效形貌及微观组织结构进行分析，用 X 射线应力测定仪对试样侧面的残余应力、残余奥氏体含量、衍射峰半高宽等进行了测量。比较经激光相变硬化处理与未经处理的亚共析钢的接触疲劳实验结果，得出激光相变硬化处理后亚共析钢的抗接触疲劳能力显著增加，疲劳实验后的微观组织没有出现明显的塑性变形。经分析，原因主要有三点：一是相变硬化层的硬度大，不易变形；二是硬化层内的残余奥氏体在接触疲劳实验过程中既保证了韧性，又通过部分形变诱导转变为马氏体，增加了硬度；三是残余应力的存在延缓了疲劳裂纹的萌生与扩展。

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于齐   熊炜   张胤   陈徐宗   段晓辉  

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设计并实现了一种低功耗、小型化、可长期稳定运行的自动稳频激光系统。通过设计并实现高效率、低纹波的电压源，较大幅度地降低了整个系统的功耗和体积；通过设计并实现高性能的温度控制、电流控制和稳频电路，得到了较窄线宽和较高频率稳定度的输出激光。该系统能够自动长期稳频，输出激光线宽约为 1MHz，稳定度指标为秒稳定度 1.43×10-10，十秒稳定度 3.90×10-11，百秒稳定度 1.28×10-11，千秒稳定度2.25×10-11。在稳定度略优于商用外腔半导体激光器的前提下，此激光器体积缩小了约 85%，整机功耗降低了约 90%。为实现半导体稳频激光系统的低功耗和小型化提供了一种新的方案。

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陈欣   唐顺兴   惠宏超   刘代中   欧阳小平   林强   朱宝强  

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针对传统测量方法对入射光入射方向敏感的缺点，提出了一种基于积分球的高功率激光多参数测量的分光技术。采用蒙特卡洛法对衰减率、出射光时间波形特性、入射光时间波形恢复等三个方面进行了模型数值分析和仿真，论证了积分球作为激光测量系统中的分光元件的可行性。利用积分球对纳秒激光的能量和时间波形进行测量，实验结果与理论分析相符。实验与仿真均表明在激光参数测量中采用该分光技术，通过测量出射光各项参数可以恢复入射光的光谱参数、能量参数、时间参数，克服传统技术中入射光的入射方向对于出射光的各项参数的较大影响。该技术方案占用空间小、易于集成，可方便用于多路高功率激光系统参数测量系统的模块化设计。

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李佳蔚   陈卫标  

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针对星地相干激光通信，研究了自适应光学的系统带宽对通信性能的影响。对于特定校正阶数的自适应光学系统，得到了系统需求的控制带宽，并对比了同步卫星对地链路和低轨卫星对地链路。结果显示低轨卫星链路所需的控制带宽远大于同步卫星链路，原因来自于低轨卫星和地面站的高速相对运动产生的垂直链路风速，同时低轨卫星对地链路对自适应光学的带宽需求和天顶角是成反比关系的。我们也分析了低轨卫星对地相干激光通信链路混频效率和自适应系统带宽以及校正阶数的关系，结果表明200Hz 的闭环带宽完全可以满足需求，当达到 100Hz 带宽之后增加变形镜单元数对混频效率的提升更为有效。

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杨鸣   杨进文   易涛   王传珂   李廷帅   刘慎业   江少恩   丁永坤  

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强激光与靶耦合产生大量的电磁脉冲，脉冲强度大，频带宽，影响各种重要的诊断设备的正常运行和精密物理结果的精确测量。本文通过设计脉冲接受天线，优化测试方法，建立了神光Ⅲ原型激光器电磁脉冲的强度分布与激光参数和靶型的关系，为进一步研究它们的产生机理和激光靶相互作用的物理过程提供实验依据。考虑到电磁场极化方向的不确定性，本实验使用三个相互正交的环形磁天线对激光装置靶室内部的电磁脉冲信号进行了测量，对比分析了两种不同靶型辐射电磁脉冲信号的频域特性，探讨了天线摆放位置对信号强弱的影响，同时通过多物理场模拟对球形腔内电磁场的分布进行了分析。

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李东瑾   梅进杰   胡登鹏   任天鹏  

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针对光纤信道特性变化引起频率远距离传输的稳定度损失问题进行了研究。首先，综合光纤热膨胀、折射率分布和色散效应特性随环境温度变化引入的不稳定性，建立了链路时延模型。然后，通过 25km 单模光纤 1550nm 光信号的传输实验对该模型进行了验证，实验结果表明，当光纤温度与环境温度同步变化且其他环境因素对传输稳定性影响较小时，该模型计算得出的理论时延变化与实验结果保持一致。最后，对该模型进行了分析讨论，确定了模型参数随温度和波长变化情况，并得出了各特性引入时延变化的量级，当折射率变化引起的相对时延变化为 10.22ns 时，光纤热膨胀和色散效应引入的相对时延变化分别为0.7741ns、-0.5983ps。

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薛鹏   王志斌   张瑞   王耀利   刘顺  

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为了实现声光可调滤波器(AOTF)和液晶可调相位延迟器(LCVR)相结合的新型高光谱偏振成像系统全Stokes 参量的快捷准确获取。提出了一种新的测量方法，只采用一个驱动信号源来同时控制系统中两个LCVR，且当 LCVR 在不同波长下进行相位调制时，依次取四个固定的驱动电压，求得不同波长下 LCVR1 和LCVR2 的四组相位延迟，通过相应的数学计算即可快速精确求得目标光全部 Stokes 参量。利用此方法，以偏振方向分别为 0o、90o、45o的偏振片和 1/4 波片@?=632nm 为目标物，毛玻璃为背景，通过系统成像后获取了全部的 Stokes 参量图像。结果表明，该测量方法不仅可以快速准确的获取目标物全部 Stokes 参量，而且系统成像质量良好。此外，对波长?=532nm 下的真假树叶进行高光谱偏振成像，进一步验证了该测量方法的快捷准确和系统的可靠性。最后，理论分析了影响 Stokes 参量测量精度的因素，为下一步提高系统测量精度提供了理论基础。

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陈以强   刘彦涛   唐杨杰   张永忠  

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利用激光熔化沉积技术，在 TA15 钛合金基板上制备出 TA15/Ti2AlNb 双合金薄壁试样，分析沉积态和热处理态 TA15/TI2AlNb 双合金微观组织及相组成，测试沿沉积高度方向双合金在室温下的力学性能。结果表明：沉积态 TA15/Ti2AlNb 双合金具有良好的力学性能，室温抗拉强度为 1096 MPa，延伸率为 5.2%，断裂位置位于过渡区。热处理态双合金室温抗拉强度为 1053 MPa，延伸率为 3.2%，断裂位置位于 TA15 合金侧。沉积态 TA15/Ti2AlNb 双合金从 TA15 合金侧到 Ti2AlNb 基合金侧相的转变依次为：α+β→α+α2+β/B2→α2+β/B2+O→α2+B2+O。

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季承荔   陶宗明   胡顺星   张学海   刘东   王珍珠   钟志庆   谢晨波   苑克娥   曹开法   黄见   王英俭  

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卷云对地气系统的辐射收支平衡有重要影响。根据米氏散射理论对卷云消光特性、有效激光雷达比与波长之间的关系进行了模拟研究，并基于三波长激光雷达系统于 2011 年 1 月-2012 年 10 月在合肥西郊的观测资料，计算了卷云不同波长的有效激光雷达比。理论和实验结果均表明，对三波长激光雷达系统所用的 355nm、532nm 和 1064nm 三个波长而言，卷云的消光系数与波长无关，有效激光雷达比随着波长的增大而增大。合肥地区的卷云有效激光雷达比主要分布在 10-70Sr 之间，它们在三个波长上的均值分别为21.0±9.3Sr (355nm)、29.4±11.7Sr (532nm)和 38.1±11.4Sr (1064nm)。355nm 波长的卷云有效激光雷达比秋季最低，而 532nm 和 1064nm 波长则秋季最高。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2016年第43卷第8期 pp.0810003      

李允东   董刚   姚建华  

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为解决激光单层熔覆再制造后汽轮机转子跳动值高、抗疲劳性能下降等问题，采用 3kW 半导体宽带激光器在 28CrMoNiV 基板上进行了激光熔覆试验，并结合热影响区温度场模拟优化了再制造工艺。通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和 X 射线衍射仪（XRD）对热影响区（HAZ）和基体（SZ）的组织进行了分析。最后通过拉伸试验对修复后的熔覆 HAZ 进行了性能测试。结果表明，单层熔覆的 HAZ 主要产生了马氏体相变，并在 HAZ 顶部发现了马氏体+δ铁素体的不良组织。由模拟结果可知，该不良组织可以通过三层以上的多层熔覆方法消除。拉伸性能测试结果表明，三层熔覆HAZ的平均抗拉强度达到927.35MPa，高于基体和单层熔覆 HAZ，断后伸长率达到 10.23%，较单层熔覆 HAZ 有所提高，更接近基体性能。

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宋志强   王伟涛   祁海峰   彭纲定  

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采用 Nufern 和 CorActive 的光敏性 Er/Yb 共掺单模光纤分别直接紫外曝光制作了分布反馈（DFB）和分布布拉格反射（DBR）结构的短腔光纤激光器，实验结果表明：Er/Yb 共掺光纤存在与温度有关的猝灭效应。在激光斜率效率测试过程中，当泵浦光功率达到一定值时，出现了激光输出功率陡然降低现象。而对激光器谐振腔进行辅助散热，激光转化效率会有所升高。对同一只激光器先后测量的结果发现，再次测量激光器效率总是低于制作完成即时测量的数值，并且高泵浦下输出功率衰退和受温度影响的状况总是存在。

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唐波   黄俊斌   顾宏灿   毛欣  

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针对分布反馈式（DFB）光纤激光器在用于水声探测时极易受外界扰动的问题，设计了一种双膜片式封装结构的光纤激光水听器。该结构通过膜片增大声压作用面积，并转化为激光器的轴向应变以实现增敏。利用有限元软件 ANSYS 对该结构进行了仿真分析，加工制作了双膜片式结构封装的 DFB 光纤激光水听器原型样品，并对其进行了水声实验研究。实验测得，研制的双膜片端面增敏结构的 DFB 光纤激光水听器在2.5～10kHz 的平均声压灵敏度为-136.9dB（0dB=1rad/uPa），波动幅度不高于±0.5dB，水听器的工作频带向高频得到了有效拓宽，使其能很好地满足舷侧阵的工程化应用要求。

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孟庆宾   齐月静   卢增雄   苏佳妮   高斐  

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环境温度变化是影响夏克-哈特曼波前传感器（SHWS）测量精度的重要因素之一。采用 ZEMAX 热分析功能，分析了环境温度变化引起的微透镜阵列（MLA）变形及折射率变化、MLA 和 CCD 间距变化以及球面波点源与 SHWS 间距变化对 SHWS 测量精度的影响。分析计算得出，环境温度变化引起的 MLA 和CCD 间距变化是影响 SHWS 测量精度的主要因素，环境温度在 21oC~24oC 内每增加 1oC，给测量结果带来的误差约为 0.52 nm RMS。通过单模光纤衍射产生近于理想的球面波对 SHWS 测量精度进行实验验证，实验结果和仿真分析结果基本一致。本文研究结果对高精度波像差 SHWS 测量具有重要意义。

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杨瑞霞   杨立军   刘桐   赵圣斌  

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要为研究不同的激光焊接模式与激光等离子体电信号频谱分析结果之间的关系，利用无源电探针检测不同的 A304不锈钢 Nd:YAG 激光焊接条件下的光致等离子体电信号，对比分析了不同条件下的等离子体电信号波形图、频谱图，阐述了不同激光焊接模式下的焊缝横截面成形特征与等离子体电信号波形、频谱特征的关系。结果表明：在本试验条件下，不同的激光焊接模式具有不同的等离子体电信号频谱特征；利用等离子体电信号频谱在 500~1000Hz 范围内的谱强度 E 的大小可判别激光焊接过程是否为深熔焊，当 E 较大或超过一定值时，激光焊接模式为深熔焊。

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方妍   胡贵军   宫彩丽   李莉  

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针对高模式群时延(H-DMGD)的少模光纤模分复用系统，提出了一种级联独立成分分析(C-ICA)算法，其基本思想是：采用延时补偿与 C-ICA 结合的技术方案，运用两次 ICA 算法同时消除模分复用器和解复用器引起的串扰。利用该算法对 2×2 模分复用系统进行了解复用，并且将其解复用性能与单次 ICA 算法解复用进行了比较。仿真结果表明，C-ICA 算法能够有效实现 H-MGD 少模光纤模分复用系统的解复用，在同等条件下其解复用效果明显优于单次 ICA 解复用。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2016年第43卷第8期 pp.0806001      

黄莉莉   胡明列   王清月  

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数值模拟基于光纤的锁模再生放大器,或称之为基于脉冲起振的耗散孤子锁模激光器的动力学过程，分析了输出脉冲能量、时域宽度、光谱宽度随着入射脉冲在腔内循环次数增加的演化过程。实验中通过在耗散孤子锁模激光腔中插入电光调制器，使振荡腔得以从脉冲起振，详细阐述了电光调制器选取脉冲的工作时序，实现了入射脉冲在腔内循环 13 次的稳定运转，同时在固定入射脉冲腔内循环 2 次的前提下，分析了泵浦功率对于输出光谱的影响，最终输出单脉冲能量 20 nJ，光谱宽度约 60 nm 的脉冲。此外，文中还阐述了基于单模光纤的锁模再生放大器输出脉冲能量增长受限的原因。

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陈苏园   杨海龙   王明建   张鑫   蒋静   孟俊清   陈卫标  

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本文给出了被动调 Q 激光器谐振腔中的相邻两个纵模之间的建立时间之差的解析表达式，并给出了可以有效预测小增益以及初始反转粒子数比阈值粒子数大若干倍情况下单频激光运转的概率的方法。为了证实理论预测，采用腔长 11cm 以 Cr4+:YAG 晶体被动调 Q 的 Nd:YAG 激光系统进行了实验验证，在一定温度范围内，该激光系统在无选模元件情况下可长时间稳定运行在单纵模状态。实验结果很好地支撑了根据相邻纵模建立时间差所分析出的单频运转的概率，证明在一定条件下被动调 Q 激光器能在无腔内选模元件的情况下稳定地输出单纵模脉冲。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2016年第43卷第8期 pp.0801006      

汪静雪   章艳   张兴权   戚晓利   裴善报   陈彬  

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利用三维有限元技术模拟预测激光单次冲击圆杆件诱导的残余应力场，并与试验结果相比较，残余应力场的预测值与试验的测量值一致性较好。随后探讨了激光参数包括激光功率密度、冲击角度以及冲击次数对残余应力场的影响。结果表明：在激光冲击圆杆件过程中，激光功率密度越大，光斑中心区域的残余压应力越小，残余应力状态最终由残余压应力变为残余拉应力；而光斑中心区域的残余压应力随冲击角度的增大而增大；冲击次数在一定阈值时，光斑中心的残余压应力增幅显著，之后逐渐趋于饱和。塑性强化层深度随激光功率密度和冲击次数的增大而增大，而激光冲击角度对塑性强化层深度几乎不产生影响。

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周冠锐   师红星   金东臣   谭方舟   刘江   王潜   王璞  

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报道了基于半导体激光器调制技术的 978 nm 纳秒脉冲掺镱全光纤激光器。该激光器采用主振荡功率放大结构，由调制半导体激光种子源和一级单模单包层掺镱光纤放大器组成。半导体激光种子源的光谱中心波长通过种子光自注入方式被定义为 978.3 nm，调制之后的激光脉冲宽度为 4.5 ns，重复频率在 10~50MHz 范围内可调。当半导体激光种子源调制重复频率为 50 MHz 时，种子光被一级单包层掺镱光纤放大器放大至 115 mW，相应的激光中心波长为 978.3 nm，3 dB 光谱带宽为 0.11 nm，放大之后光谱中没有出现明显的 ASE 现象。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2016年第43卷第8期 pp.0801005      

熊稚莉   梁大开   李彤韡   史璐   贾鸿宇  

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针对板结构低速冲击载荷定位需求，本文通过构建分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感网络，并以光纤光栅传感器感知的冲击响应信号时间序列的关联维数作为冲击特征量，研究了关联维数与冲击点和传感器之间距离的分布规律。基于此分布规律，本文首先对冲击载荷位置进行了区域辨识，进而采用三圆取交的冲击定位算法实现了对冲击载荷位置的坐标定位。本文对机翼盒段结构划分区域，根据算法特点优化传感器排布，搭建冲击载荷监测试验系统，并进行低速冲击载荷试验。试验结果表明：在 30cm×30cm 的机翼盒段板结构上随机选取 10 个测试点进行低速冲击定位识别，实现了所有冲击试验点区域辨识，其正确率高达 100%；坐标定位的平均误差为 3.5cm。该方法利用了 6 个光纤布拉格光栅传感器能够有效地实现冲击 载荷位置辨识，对分形维数与冲击监测技术相结合具有一定意义。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2016年第43卷第8期 pp.0804001      

吴寒   张楠   何淼   Shih Cheng-Yu   朱晓农