强激光与粒子束
2023, 35(7): 071001
1 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
2 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室, 现代材料表面工程技术国家工程实验室, 广东 广州 510650
为研究相对较低含量(质量分数≤15%)碳化钨镍基合金涂层中碳化钨对涂层性能的影响, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体上制备了不同碳化钨含量镍基碳化钨复合涂层, 表征其组织形貌, 同时对比分析不同碳化钨含量复合涂层的硬度、耐磨性。结果表明, 涂层熔道顶部搭接处存在明显的分界线, 分界线上侧为细小等轴晶, 下侧为粗大的柱状晶; 碳化钨颗粒周围微熔形成析出物, 同时在熔池底部有聚集趋势, 且随碳化钨含量增大聚集趋势增大; 镍基复合涂层硬度和耐磨性随添加碳化钨含量增大而提升, 15%质量分数碳化钨复合涂层相较于纯镍熔覆涂层硬度提高约12.88%, 摩擦因数降低约19.62%, 磨痕形貌显示低含量碳化钨复合涂层中硬质颗粒的耐磨支撑作用相对较弱, 复合涂层整体硬度提升是耐磨性能增强的主要因素。
低碳化钨含量 激光熔覆 复合涂层 耐磨性 tungsten carbide content laser cladding composite coating wear resistance
1 广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006
2 广东省科学院新材料研究所现代表面工程技术国家重点实验室，广东 广州 510651
激光选区熔化（SLM）增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径，已成为智能材料领域的研究热点之一。本课题组采用光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、万能材料试验机等，重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金相对密度、组织结构、相变行为及力学性能的影响。结果表明：线能量密度在100~250 J/m范围内时，可以获得连续且稳定的单熔道试样；随着扫描间距h从115 μm减小到64 μm，SLM成形的NiTi合金块体中的NiTi（B2）相含量有所减少，相对密度增大，表面粗糙度减小，相变温度Ms呈逐渐升高的趋势。扫描间距h=77 μm时成形的NiTi块体试样的综合性能最佳：相对密度为98.5%，抗压强度和抗拉强度分别为3351 MPa和839 MPa，第1次压缩循环后的可回复应变为5.99%，应变回复率高达97%，第10、第20次压缩循环后的可回复应变分别为5.77%和5.75%。
激光技术 激光选区熔化 形状记忆合金 相变行为 力学性能 超弹性 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914008
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 薄膜光学实验室, 上海 201800
2 广东省新材料研究所 现代材料表面工程技术国家工程实验室, 广州 510651
研究了用于三倍混频的Ⅱ类DKDP晶体在35 ps，850 ps和7.6 ns三种不同脉宽355 nm波长激光作用下的损伤特性。实验对比分析了损伤阈值、概率和损伤针点形貌、尺寸和密度，并根据损伤阈值及概率得到前驱体阈值及密度。结果表明，前驱体的激光能量吸收量与脉宽线性相关。35 ps激光作用下DKDP有一种前驱体吸收激光能量形成熔融状损伤针点。850 ps激光作用下有两种前驱体吸收激光能量并产生力学破坏形成中心熔融四周断裂的损伤针点。7.6 ns激光作用下只有一种前驱体吸收激光能量，并且形成的损伤针点与850 ps对应的损伤针点有相同特征。
DKDP晶体 脉冲宽度 激光损伤特性 损伤针点形貌 前驱体 DKDP crystal different pulse duration laser-induced damage characteristics pinpoint morphology damage precursor 强激光与粒子束
2019, 31(9): 091004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
4 National Engineering Laboratory for Modern Materials Surface Engineering Technology, Guangdong Institute of New Materials, Guangzhou 510650, China
Laser-induced modification at 355 nm of deuterated potassium dihydrogen phosphate (DKDP) crystals following exposure to nanosecond (ns) and sub-ns laser irradiation is investigated in order to probe the absorption mechanism in damage initiation. Laser damage resistance is greatly improved by sub-ns laser conditioning, whereas only a little improvement occurred after ns laser conditioning at the same laser fluence. Moreover, scattering and transmittance variations after the two types of laser conditioning indicate similar reduction of linear absorption. However, by contrast, large differences on nonlinear absorption modification are discovered using Z-scan measurement. This characteristic absorption modification by laser irradiation provides evidence that a nonlinear absorption mechanism plays a key role in damage initiation at 355 nm.
160.4670 Optical materials 190.4180 Multiphoton processes Chinese Optics Letters
2018, 16(5): 051601
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于高斯脉冲激光空间分辨测量光学元件表面激光损伤阈值的方法。通过设定激光能量密度差对高斯光斑进行能量密度分区, 统计并分析每个能量密度分区的能量密度以及损伤密度分布, 设定一个零损伤密度所对应的激光能量密度作为所测样品的激光损伤阈值。同时利用国际标准1-on-1激光损伤阈值测试方法对同一样品进行激光损伤阈值测试, 并将两种测试方法获得的损伤阈值进行了比较分析, 证明基于高斯脉冲激光空间分辨的激光损伤阈值测试方法, 解决了国际标准1-on-1激光损伤阈值测试中将高斯光斑内空间能量密度以及损伤点的不均匀分布等效地视作均匀分布所带来的问题。
测量 激光损伤阈值 空间分辨
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
The inclusions in conventionally grown KD2PO4 (DKDP) crystals are investigated. The inclusions are captured by a light-scattering technique. The sizes are determined by an optical microscope and a transmission electron microscope (TEM), and the compositions are analyzed by time of flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) and an energy dispersive spectrometer (EDS). Two kinds of inclusions are observed in the DKDP crystals: a submicron-scale inclusion and a micron-scale inclusion. The typical submicron-scale inclusions contain growth solution, and their sizes range from tens to hundreds of nanometers, whereas the micron-scale inclusions contain growth solution and the metal element Na, and the sizes are tens of microns. The possible formation mechanisms of the inclusions are discussed, and the influence of the inclusions on laser-induced damage behaviors are analyzed and discussed.
160.0160 Materials 290.0290 Scattering Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 081601
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 中国科学院大学, 北京 100049
随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用.针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化.仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好.优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义.
光刻 光学邻近效应 掩模优化 厚胶 遗传算法 lithography optical proximity effect mask optimization thick resist genetic algorithm 强激光与粒子束
2015, 27(7): 074104
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 中国科学院大学, 北京 100049
采用电子束蒸发制备了1064 nm 高反膜样品，并通过激光预处理系统对样品表面的部分区域进行了光栅式扫描，形成等离子体烧蚀区域。搭建了光束质量测试系统，记录在样品表面有无等离子体烧蚀两种情况下的反射光束的空间强度分布。采用经典周期图法，分别计算了各自的强度分布的功率谱密度。结果表明，等离子体烧蚀导致的传输光束峰值强度对应于功率谱密度曲线中心峰值强度，而周期性起伏则体现在相应频率下的峰值。因此功率谱密度曲线可以作为表征光学元件对传输光束调制的手段。
表面光学 激光预处理 光束调制 功率谱密度 等离子体烧蚀
