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

当前目录 第51卷 第4期

作者单位
摘要
1 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室,北京 100081
2 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司,北京 100094
碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分层、毛刺、热影响区较大等缺陷。概述了CFRP各种加工方法的研究进展,对比分析了CFRP不同加工方法的优缺点,从方法、工艺及机理层面介绍了激光加工CFRP的研究现状,总结了CFRP在航空航天领域中的应用,分析讨论了CFRP激光加工当前面临的挑战和今后的研究重点。
激光技术 碳纤维增强复合材料 加工工艺 超快激光 航空航天 laser technique carbon fiber reinforced polymer composites processing technology ultrafast laser aerospace 
中国激光
2024, 51(4): 0402101
王晓南 1,2,*陈夏明 1,2环鹏程 3李响 4[ ... ]长海博文 1,2
作者单位
摘要
1 苏州大学沙钢钢铁学院,江苏 苏州 215021
2 江苏省新能源汽车用金属结构材料绿色制备与资源再生工程研究中心,江苏 苏州 215021
3 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司,江苏 无锡 214000
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来,作为新能源汽车制造的重要结构材料,车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比,激光-电弧复合热源具有诸多优势,为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷(如软化、气孔)等形成及调控方面的研究进展,分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向,旨在为后续研究及应用提供参考。
激光技术 激光-电弧复合焊接 铝合金 软化 气孔 力学性能 laser technique laser-arc hybrid welding aluminum alloys softening pore mechanical property 
中国激光
2024, 51(4): 0402102
作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部智能光子制造研究中心,北京 100124
设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中,零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一,而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点,是金属材料微焊接的重要技术手段。对金属材料激光微焊接技术展开了探讨,明确了其内涵,阐明了微尺度效应的影响,并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法,介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后,指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题,并展望了未来的发展方向。
激光技术 金属箔材 激光微焊接 尺度效应 工艺参数 应用 laser technique metal foil laser micro welding scale effect process parameters application 
中国激光
2024, 51(4): 0402104
作者单位
摘要
1 武汉大学工业科学研究院,湖北 武汉 430072
2 上海航天精密机械研究所,上海 201600
3 湖北省计量测试技术研究院,湖北 武汉 430223
铝合金薄板激光焊接经常会出现咬边、凹陷等表面缺陷。这两种缺陷由于尺寸小、特征相似,难以通过传统视觉在线检测手段对其进行精确分类和测量。开发了一种基于深度学习缺陷分类-点云测量的在线监测系统,利用高密度的点云数据对缺陷进行识别、分类与测量,解决了上述检测难题。通过双目结构光传感器采集点云数据;利用基于区域推荐网络的卷积神经网络模型识别和定位缺陷;在识别和定位缺陷后,通过对局部缺陷区域的点云进行操作,快速测量缺陷尺寸。高密度点云数据训练的模型的识别准确率达到93%,高于传统二维视觉传感器图像训练的模型。该检测系统在线检测允许的最大焊接速度为316.87 mm/s,适用于大多数激光焊接。
激光技术 激光焊接 焊接缺陷 实时检测 高密度点云数据 深度学习 laser technique laser welding welding defect real-time detection high density point cloud data deep learning 
中国激光
2024, 51(4): 0402105
朱国栋 1,2张东赫 2,5李志超 1,3苏轩 5[ ... ]郭斌 1,2,3,4,5
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
4 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院,广东 深圳 518055
5 哈尔滨工业大学激光制造研究中心,河南 郑州 450046
开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作,但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题。针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求,以航天新一代固液冲压发动机的TA15 钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象,介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展,以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考。
激光技术 激光清洗 清洗机制 智能选区 工程应用 laser technique laser cleaning cleaning mechanism intelligent selection area engineering application 
中国激光
2024, 51(4): 0402201
李坤 1,2,*房嘉辉 1,2廖若冰 1,2姜艳红 3,4[ ... ]张金 1
作者单位
摘要
1 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044
2 重庆大学金属增材制造(3D打印)重点实验室,重庆 400044
3 中浙高铁轴承有限公司,浙江 衢州 324000
4 浙江省高速列车传动系统运行研究重点实验室,浙江 衢州 324000
激光能量场表面热处理是提升金属零件表面性能、延长其使用寿命的重要技术手段之一。近30年来,国内外对该技术展开了大量研究。相较于传统的表面热处理技术,激光能量场表面热处理具有更加高效、精准和清洁的优势。本文首先探讨了激光能量场表面热处理技术的优劣以及模拟过程中温度、流体和相场的多物理场方程,接着综述了激光表面淬火、激光重熔、激光表面合金化、激光熔覆和激光冲击喷丸等5种典型激光能量场表面热处理技术的研究现状,然后根据工程应用需求对改善零件表面耐磨性、耐蚀性和残余应力的研究结果进行了总结,最后展望了激光能量场表面热处理未来潜在的研究方向。
激光技术 激光能量场表面热处理 耐磨性 耐蚀性 残余应力 laser technique laser-energy-field thermal surface treatment wear resistance corrosion resistance residual stress 
中国激光
2024, 51(4): 0402202
作者单位
摘要
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0001方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的101ˉ0112ˉ0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 laser technique selective laser melting pure zinc anisotropy mechanical properties microstructure 
中国激光
2024, 51(4): 0402301
王安 1唐梓珏 1,2吴一 1,2王浩伟 1,2王洪泽 1,2,*
作者单位
摘要
1 上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,上海 200240
2 上海交通大学安徽(淮北)陶铝新材料研究院,安徽 淮北 235000
采用激光粉末床熔化(LPBF)工艺制备TiB2质量分数为7%的原位自生7050铝基复合材料,研究了沉积态及热处理(在475 ℃的条件下固溶处理1 h后,再在120 ℃的条件下时效处理12 h)后TiB2/7050复合材料的微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明:纳米量级尺寸TiB2颗粒的加入能显著抑制LPBF成形7050铝合金裂纹的产生,且采用LPBF工艺制备的TiB2/7050复合材料表现出较好的成形性。在激光功率为240 W、扫描速度为450 mm/s及扫描间距为75 μm的工艺参数组合下,沉积态TiB2/7050复合材料的最大抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为(282±4)MPa、(246±4)MPa和(2.5±0.2)%;热处理后,TiB2/7050复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到(346±5)MPa、(289±5)MPa和(4±0.2)%。此结果接近现有文献报道的第二相颗粒增强7050铝合金的力学性能,并进一步降低了粉末制备成本。采用LPBF工艺制备的TiB2/7050复合材料的主要强化机制是析出相强化、位错强化、晶界强化及TiB2和第二相颗粒带来的Orowan强化,热处理后获得较好的综合室温拉伸性能。
激光技术 激光粉末床熔化 TiB2/7050复合材料 热处理 力学性能 laser technique laser powder bed fusion TiB2/7050 composite heat treatment mechanical properties 
中国激光
2024, 51(4): 0402304
作者单位
摘要
1 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造研究所,北京 100081
2 北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029
飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足。简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用。最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望。
激光技术 飞秒激光 液相烧蚀 极端制造 泵浦探测 超快动力学 纳米颗粒 laser technique femtosecond lasers ablation in liquid extreme manufacturing pump probing ultrafast dynamics nanoparticles 
中国激光
2024, 51(4): 0402402
作者单位
摘要
1 流体动力基础件与机电系统全国重点实验室,浙江大学机械工程学院,浙江 杭州 310027
2 极端光学技术与仪器全国重点实验室,浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
3 萨本栋微米纳米科学技术研究院,厦门大学机电工程系,福建 厦门 361102
柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”,为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景。
激光融合制造 激光-物质相互作用 微纳制造 柔性电子 柔性微纳传感器 hybrid laser fabrication laser-matter interactions micro and nano-fabrication flexible electronics flexible micro-nano sensors 
中国激光
2024, 51(4): 0402403
作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律,在微球底部实现了可控的光场空间分布,实现了多级银微纳结构的快速光还原合成。进一步,通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间),成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构。通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合,即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等,实现了10-14 mol/L的痕量检测,增强因子可达9.50×109,为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路。
光谱学 表面增强拉曼光谱 多级银微纳结构 光化学还原 介质微球 spectroscopy surface-enhanced Raman spectroscopy hierarchical silver micro-nanostructures photochemical synthesis dielectric microsphere 
中国激光
2024, 51(4): 0402404
作者单位
摘要
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,吉林 长春 130012
近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。
激光技术 飞秒激光 硬脆材料 红外微光学器件 红外微光学应用 laser technique femtosecond laser hard and brittle materials infrared micro-optical devices infrared micro-optical applications 
中国激光
2024, 51(4): 0402405
作者单位
摘要
1 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,吉林 长春 130012
2 武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室,湖北 武汉 430205
得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用。从三维光子芯片的应用需求入手,总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战,并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势。
集成光学 光子集成芯片 飞秒激光直写 三维光波导 integrated optics photonic integrated chips femtosecond laser direct-writing three-dimensional optical waveguide 
中国激光
2024, 51(4): 0402406
王文君 1,2,*潘爱飞 1,2梅雪松 1,2
作者单位
摘要
1 西安交通大学机械工程学院,陕西 西安 710064
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西 西安 710064
超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工,已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石,笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合过程中原子尺度的理论研究,探讨了目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型,分析了这些模型的仿真结果及局限性,总结了超快激光加工理论模型所面临的挑战,并对未来的研究重点进行了展望。
超快光学 超快激光 密度泛函理论 电子激发 双温方程 分子动力学 流体力学 耦合模型 ultrafast optics ultrafast laser density functional theory electron excitation two-temperature equation molecular dynamic hydromechanics coupling model 
中国激光
2024, 51(4): 0402407
陆子杰 1罗国虎 1王岱荪 1张开 2[ ... ]胡永祥 1,aff***
作者单位
摘要
1 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
2 上海航天控制技术研究所,上海 201109
采用脉宽为8 ps的超快激光器,结合高速相机原位观测,研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明:在超快激光作用下,多孔玻璃材料出现剥离去除现象,加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅,材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍。分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响,实现了高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工,平均锥顶尺寸达到20 μm。组装后的电喷雾推力器能够在3 kV电压下获得单个发射极90 μN的推力。
激光技术 多孔玻璃 超快激光 微锥阵列 电喷雾发射极 laser technique porous glass ultrafast laser microcone array electrospray emitter 
中国激光
2024, 51(4): 0402408