基于双向光斑重叠率调控的耦合激光抛光碳化硅陶瓷的表面质量研究

采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究,研究了耦合激光的双向光斑重叠率(δ)和能量密度(ED)对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明:随着δ和ED的增加,激光抛光表面出现重铸层,重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰;当耦合激光的δ为75%、ED为4.254 J/cm^(2)、扫描次数为2时,抛光表面粗糙度(Ra)降至0.73μm;当δ和ED过大时,抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹,并向周围延伸。

光斑重叠率对飞秒激光硅材料表面着色的影响

研究了光斑重叠率对飞秒激光硅材料表面着色的影响。实验结果表明:飞秒激光在硅材料表面着色是由于在其表面诱导出了周期纳米条纹结构;在飞秒激光功率一定的情况下,较高和较低的光斑重叠率都不能实现着色;在选定激光功率范围内,光斑重叠率越大,呈现的颜色越丰富,着色效率越高。另外反射率的测量结果表明着色后样品在可见光范围内反射率下降了50%左右。得到了飞秒激光硅材料表面着色的参数窗口,为飞秒激光半导体着色的推广提供了技术参考。

光斑均匀化在声光偏转相干探测系统的应用研究

针对声光偏转效应相干探测系统信号光斑随射频信号变化的偏移特性,利用光斑重叠物理模型,研究光斑结构与混频效率的关系,分析光轴偏移、探测器有效光敏面半径以及本振光能量匹配等因素对相干光探测效率的影响。计算机仿真和实验测试验证表明,以能量分布均匀光斑作为本振光斑,有利于在一定范围内漂移的信号光与参考光重叠相干混频效率改善,当信号光偏移量±0.5 mm内,重叠效率下降不到5%,通过光斑结构及能量分布的研究,为后续实际应用提供参考依据。

声光偏转系统光束准直及探测效率研究

针对声光偏转效应相干探测信号光斑随射频信号变化的偏移特性,利用光斑重叠物理模型,研究了光斑结构与探测效率的关系,分析了光束准直、探测器有效光敏面半径以及本振光能量匹配等因素对相干光探测效率的影响。计算机仿真和实验测试验证表明,以能量分布均匀的光斑作为本振光斑,对信号光斑在一定范围内漂移的光斑重叠相干探测效率改善十分有利,空间失配角在±0.5rad内,重叠效率下降不到5%;采用光斑压缩准直处理能有效保证系统混频光束准直性,并且重叠光斑能量利用率高,系统光学匹配好。

ICESat/GLAS矩形切片分析2003年2月～2008年10月南极冰盖高程变化

1969考拉首次提出卫星测高的构想，随后便被广泛的应用于高精度地测定南极冰盖高程变化、质量均衡和全球海平面变化的研究之中。本文采用2003年2月-2008年10月共14期数据专门对极地冰盖高程的周年变化进行研究，基于激光光斑交叉重叠方法数据量少的不足，设计提出沿轨切向长510m，沿轨法向长390m的矩形片段，并将可能影响高程变化的主要因素归结为地表坡度、季节性影响、高程变化，并组成时间序列，进行最小二乘间接平差，与交叉重叠方法估计冰盖高程变化相比，显著地增加了研究区的有效数据量，提高解算成果的精度和增强模型的可靠性。实验证明，该方法对分析南极冰盖高程周年变化是有效的。

纳秒脉冲激光对表面织构参数影响研究

表面微织构具有良好的减摩作用,刀具表面微织构的应用受到国内外学者的广泛关注。针对激光技术在表面微织构制备中的应用,利用红外脉冲纳秒激光雕刻机在YT15刀片表面制备出单脉冲织构、连续线性凹槽织构,分析单脉冲功率及相邻两脉冲光斑重叠面积百分比对织构参数的影响。结果表明:随着激光功率的增加,单脉冲织构的直径、深度、重铸层高度、重铸层宽度均增加;随着相邻两脉冲光斑重叠面积百分比增加,连续线性凹槽织构的深度、宽度、重铸层高度均增加,而重铸层宽度减小;与同功率单脉冲织构相比,连续脉冲的织构深度、重铸层高度、重铸层宽度均大于单脉冲织构,连续脉冲的织构宽度小于单脉冲织构直径。该研究为特定尺寸表面微织构制备提供参考。

基于椭圆拟合的多光斑/重叠光斑中心提取方法

针对双折射太阳敏感器多光斑和重叠光斑问题,提出一种基于椭圆拟合的高精度光斑中心提取方法。对多光斑图像进行预处理,分割出不同的目标区域;通过检测目标区域的光斑形状特征后,迅速分辨并分割重叠光斑;利用椭圆拟合法分别提取各光斑的中心坐标。仿真结果表明该方法能快速分辨重叠光斑,计算出光斑数量和半径,实现圆形和椭圆形光斑的亚像素级中心坐标提取。这种方法对光斑大小、数量没有限制,对不完整光斑也能得到较好的结果。

利用双反射镜控制实现无线光通信光束对准

针对远距离无线光通信中光束跟踪受长距离大气传输不确定因素影响大的问题,提出了一种利用双反射镜的无线光系统结构。针对双反射镜到接收端的短轴跟踪控制设计了滤光片转盘模块,通过给反射光斑施加频率扰动的方式来实现对相机探测面上双光斑的辨别,并以探测面上双光斑的重叠情况作为判别光束对准的依据。对于存在偏移的重叠双光斑图像,提出多光斑/重叠光斑中心提取的思路,利用最小二乘法椭圆拟合实现重叠光斑的分割,并对无重叠、较少重叠以及较多重叠三种情况下的光斑图像进行分割实验。研究结果显示,在光斑重叠的场景下,光斑中心定位与实际位置之间的标准差小于0.5 pixel,因此所采用的算法在重叠光斑的分离方面具有很好的效果。

激光精密切割不锈钢薄板的工艺研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对不锈钢进行了精密切割。系统研究了工艺参数对切缝宽度和切缝质量的影响规律。结果表明,缝宽随激光功率密度、频率以及脉宽的增加而加大;提高激光输出重复频率,不仅有利于提高加工质量,而且可以增大切割速度,提高加工效率。在此基础上,导出了光斑重叠度和极限切割速度的计算公式。

激光调阻工艺参数对调阻精度的影响分析

激光调阻的工艺参数主要包括光斑重叠率、激光功率、调Q频率和调阻速度 ,它们选择的合适与否直接影响激光调阻精度 ,如何确定激光调阻工艺参数是激光调阻控制中的重要问题。文中从理论分析和实验数据分析两个方面研究了激光调阻工艺参数对激光调阻精度的影响 ,并给出了激光调阻工艺参数之间的函数关系式和实际应用 ,为激光调阻工艺参数的选择提供了必要依据。

二维振镜超快激光高精加工球面等角螺旋槽研究

为解决动压气浮轴承球面螺旋槽加工难度大的问题,提出一种基于Bézier曲面分割法的光斑重叠率补偿方法。通过研究平均功率、扫描速度、离焦量对TN85金属陶瓷激光刻蚀深度和宽度的影响,确定优化参数;采用1064 nm波长的皮秒激光配以二维x-y扫描振镜,在TN85金属陶瓷球面上完成了粗糙度Ra约为65 nm、深度为(4±1)μm、高度落差为4.5 mm的12条圆周分布螺旋槽阵列加工,加工时间小于10 min。所提方法实现了激光二维振镜对曲面螺旋刻槽深度可控的高精加工,兼顾精度效率,具有良好的工程化应用优势和发展前景。