1 华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
2 广东省科学院新材料研究所,广东 广州 510075
3 广州城市理工学院机械工程学院,广东 广州 510800
4 澳门城市大学创新设计学院,澳门 999078
5 深圳市金石三维打印科技有限公司,广东 深圳 518107
为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明:过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响,采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印。将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分,基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性,应用下表面工艺区域的面积越大,悬垂样件的成形性越好。对上下表面的成形机理进行了深入分析,结果显示,下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响,而上表面除了受粘粉影响外,还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响。最终,成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件,证明了所提低角度成形方法的可行性。
激光技术 激光选区熔化 无支撑打印 低角度 成形机理 表面质量
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和分布进行了表征。结果表明:纯Zn试样在垂直平面上存在粗柱状晶,平均晶粒尺寸约为17.24 μm,晶粒取向优先沿方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的与纤维织构,等轴晶的平均晶粒尺寸为10.21 μm,相比垂直平面减小了约40.8%。沿水平平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为123.5 MPa和11.7%,而沿垂直平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为108.0 MPa和14.1%。SLM成形纯锌在微观结构与力学性能上均存在明显的各向异性:沿水平平面成形的试样的强度高,归因于更细小的晶粒尺寸和更大的初始位错密度;沿垂直平面成形的试样的延展性更好,则是因为更多的高角度晶界有效阻碍了裂纹偏转。研究结果揭示了激光选区熔化增材制造纯Zn的微宏观各向异性机理,为Zn在医用植入物中的应用提供了理论参考。
激光技术 激光选区熔化 纯锌 各向异性 力学性能 微观组织
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510640
针对激光粉末床熔融(LPBF)在无保护气氛条件下成形Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)材料的难题,研究了不同工艺参数对LPBF成形SAC305的表面形貌和力学性能的影响。通过工艺参数优化,确定了空气环境下SAC305的LPBF最优工艺参数为激光功率30 W、激光扫描速度700 mm?s-1、扫描间距0.07 mm、铺粉层厚30 μm,成形试样的致密度达到98.7%,同时抗拉强度和伸长率分别为85.29 MPa和15.37%,力学性能优于传统铸造方式成形的样品,抗拉强度提高了108%。此外,导电率达到国际退火铜标准(IACS)的14.4%~14.99%,满足该牌号材料的通用导电率要求。验证了空气环境下LPBF成形SAC305材料的可行性,为实现特殊工况下的零件加工打印提供了参考。
激光技术 激光增材制造 激光粉末床熔融 含氧气氛成形 力学性能 中国激光
2023, 50(24): 2402303
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
射频信号的监测具有广泛的应用前景, 文章提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成, 射频信号经光学下变频处理得到中频信号, 经过ADC模数转换后在DSP上应用快速傅里叶变换(FFT)算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明, 该系统可以完成对射频信号的监测, 频率测量误差小于0.25MHz, 动态范围为55dB, 灵敏度为-30dBm。此外, 为了进一步验证, 应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。
微波光子 射频信号监测 DSP DSP microwave photon FFT FFT radio frequency signal monitoring
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室,上海 201800
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室,西安 710100
3 张江实验室,上海 201210
超窄带光纤布拉格光栅作为一种重要的无源光纤器件,可以作为优良的光学滤波器。首先在理论分析的基础上,模拟在光纤布拉格光栅制备过程中引入不同的不均匀紫外辐照,分析不同紫外光辐照分布函数下的光栅光谱性能,并采用逐点扫描紫外辐照法在不同的辐照不均匀条件下刻写光纤布拉格光栅。结果表明:紫外辐照的不均匀会极大地影响光纤光栅的光谱性能(带宽、矩形度及边模抑制比等参数),紫外辐照越不均匀,光纤光栅的3 dB带宽和25 dB带宽都越大,光谱矩形度变差,边模抑制比降低,光学滤波器的性能也更差。提出通过对切趾函数进行修正来补偿辐照不均匀的影响。采用该方法能补偿紫外光斑以及光路调整等带来的刻写误差,使得光纤光栅的谱型得到优化,将光纤光栅的边模抑制比提高到30 dB以上,满足光学滤波器的应用需求。
光栅 光纤器件 光纤布拉格光栅 光纤光栅制备 光学滤波器 中国激光
2023, 50(14): 1406002
1 西安文理学院 机械与材料工程学院,西安
2 西安电子科技大学 光电工程学院,西安
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京
介绍了一款465 nm蓝光激光二极管泵浦的自启动皮秒钛宝石激光器。该激光器采用双侧泵浦结构,弥补了模式匹配的不足,充分利用了低掺杂浓度、长通光长度的钛宝石晶体,当泵浦功率为7 W时,获得了718 mW的连续光输出,且未观测到明显的泵浦诱导损耗现象。在SESAM的辅助下,获得371 mW、6 ps的可自启动的被动锁模输出,而且10 h内输出功率的RMS值小于0.5%。
激光二极管 钛宝石 自启动 皮秒 被动锁模 laser diode Ti:sapphire self-starting picosecond passive mode-locking
1 山西中辐核仪器有限责任公司 太原 030006
2 中国辐射防护研究院 太原 030006
结合核电现场使用需求及对国外设备使用的反馈意见,设计一款基于传送带式的小物品放射性污染γ监测仪。采用半自动化的两路控制设计方案,一路通过电机驱动器控制传送带电机运行模式;另一路通过主控板对探测器数字电路以及相应电气件进行控制;污染监测与物品传送的联动则通过主控板与电机驱动控制器的关联来实现。使用原型样机对本底环境中仪器本底计数率、放射源位于测量腔体中心静止状态下的计数率以及放射源随传送带移动时腔的动态计数率进行测试及分析,结果表明:静止状态下,探测器最小净计数值为平均计数的81.6%;运动状态下,探测器最小峰值净计数值为峰值平均计数的89.3%,最低可探测限可以达到111 Bq,测试性能优于参考标准,满足设计要求。
传送带 γ监测 探测器 探测限 Roller conveyor belt Gamma radiation monitoring Detector Detection limit
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191
全息显示技术被认为是最有前景的显示技术之一。然而,目前的空间光调制器(SLM)尺寸很小,不能满足大尺寸全息显示的要求。提出了一种大尺寸全息3D显示系统,该系统由1个激光器、1个扩束器、3个透镜、1个分束器、2个SLM及1个孔径光阑构成。首先使用误差扩散方法生成大尺寸的全息图;然后将大尺寸全息图分割为2幅具有相同分辨率的全息图,并将它们分别加载到2个SLM上;最后在空间上将2个SLM的衍射光场无缝拼接在一起,实现大尺寸全息3D显示。实验结果验证了该系统的有效性。
成像系统 全息显示 空间光调制器 大尺寸 全息3D显示 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011013