单脉冲能量对铝合金微弧氧化陶瓷层性能的影响

单脉冲能量是影响微弧氧化工艺过程及氧化陶瓷层性能的重要因素。在恒压模式下,通过改变脉冲频率和占空比实现对单脉冲能量大小的控制,系统研究了单脉冲能量对铝合金微弧氧化陶瓷层的厚度、表面显微硬度、以及表面和截面形貌等的影响规律。结果表明:随着单脉冲能量的增大,微弧氧化陶瓷层厚度呈增大趋势;表面显微硬度呈先增大后减小趋势;陶瓷层表面形貌趋于凸凹不平,表面粗糙度逐渐增大。

高单脉冲能量被动调Q锁模Tm,Ho:LLF激光器

报道了一种采用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的二极管泵浦的被动调Q和调Q锁模运转的Tm, Ho:LLF激光器。采用透过率分别为3%、5%和9%的输出镜,首先研究了Tm, Ho:LLF激光器的连续运转特性。实验和模拟结果均表明采用透过率为9%的输出镜输出特性最好,当最大泵浦功率为20 W时,连续光输出功率高至1 793 mW。接着以氧化石墨烯为饱和吸收体,采用透过率为9%的输出镜研究了Tm, Ho:LLF激光器的调Q和调Q锁模特性。实验表明:当790 nm LD泵浦功率小于7.26 W时,激光处于单纯调Q运转状态;当大于7.26 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态,当最大泵浦功率为20 W时,最大输出功率为1 052 mW,锁模重复频率为53.19 MHz,对应的平均单脉冲能量为19.77 nJ,该单脉冲能量是目前2μm锁模激光器的最高指标,同时证实了氧化石墨烯材料在大能量高功率激光锁模中是发展潜力优良的二维锁模材料。

脉冲频率和单脉冲能量对准分子激光消蚀人尸正常主动脉的影响

设定激光照射能量，分别改变脉冲频率和单脉冲能量，用ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）准分子激光消蚀人尸正常主动脉。光镜下观察消蚀坑的组织形态学变化并测量消蚀坑深度，研究脉冲频率和单脉冲能量对消蚀过程的影响。

56J灯抽运高能脉冲Nd∶YAG固体激光器

为了研制一台灯抽运单级输出高能高重频脉冲Nd∶YAG固体激光器,采用理论分析影响激光器高能输出的主要参数,理论模拟输出功率与输入功率及反射率的关系,以及通过实验细节提高激光器效率等有效措施,研制出一台脉宽0.1m s^10m s可调,频率1Hz^1kHz可调的灯抽运脉冲Nd∶YAG激光器。该激光器在总注入电功率12kW时,输出最大单脉冲能量56 J,最大平均功率500W;光束参数乘积为16.5mm.mrad;总体电光转换效率4.2%;输出功率稳定性±2%。实验结果表明,采用的理论分析及实验模拟与实验结果基本吻合,获得了高能激光输出。

脉冲YAG激光诱导放电击穿电压研究

为了研究激光诱导放电击穿的机理及在应用中减小击穿电压以降低加工风险,通过测得击穿电压随不同激光脉冲能量、极间距和工具电极(阴极)材料的关系,得出只有当单脉冲激光能量W≥0.15mJ,即激光在工件表面形成汽化的前提下才能有效放电击穿,并且当其它条件不变时,击穿电压U_(50)随激光单脉冲能量的增大而减小。在电极材料为碳钢并保持不变的情况下,随着极间距的增大,U_(50)升高,并随着单脉冲激光能量增大,U_(50)升高的趋势渐缓。在其它条件不变下,改变工具电极材料(紫铜和石墨),得出相对于石墨,使用紫铜时能有效地减小击穿电压。结果表明,增大激光单脉冲能量、减小极间距和使用逸出功小、低熔点的材料作为阴极时,能有效地减小击穿电压。

ZnS与SiO_2材料的短脉冲激光热损伤特性比较

对SiO2和ZnS这两种常用的红外光学材料在红外短脉冲激光辐照下的热损伤特性进行了研究,分析了相同激光辐照条件下两种材料的热效应,另外也针对同种材料不同辐照条件下的热效应进行比较。分析结果表明:红外激光作用下,SiO2材料的表面温升快于ZnS材料,而在材料内部,则后者快于前者。脉冲辐照结束时SiO2材料的表面峰值温度高于ZnS材料,但ZnS材料产生温升的深度大于SiO2材料。由于能量更为集中,材料在皮秒激光作用下温升高于纳秒激光作用下的温升。若材料的峰值温度达到熔点,则激光的单脉冲能量随脉冲宽度的减小呈非线性减小趋势,且变化率越来越大。

基于GTWave技术的脉冲光纤激光器

该文介绍了常用的几种泵浦耦合技术。利用增益/泵浦一体化光纤(GTWave)侧面泵浦耦合技术,采用制备的25/250 GTWave光纤搭建了重复频率10 kHz、平均功率24.59 W、单脉冲能量高达2.459 mJ及峰值功率10 kW的脉冲光纤激光器。分析了采用该光纤进一步提高输出单脉冲能量的方法。结果表明,该光纤能够实现很高的单脉冲能量输出。

基于Gires⁃Tournois干涉腔实现短脉冲时域相干合成

基于光纤激光相干放大网络的高能高功率激光驱动器是未来重要的发展方向,具有广阔的应用前景。相干合成在高功率光纤飞秒光学频率梳、非线性脉冲压缩以及阿秒光学等领域中有潜在的应用价值。短脉冲相干合成技术总体上分为空域、频域以及时域相干合成技术。其中,时域相干合成的技术路线主要有三种,分别是脉冲分割-放大、增强腔与脉冲相干堆积技术。2023年德国耶拿大学利用多维合成技术(16路空域与8个脉冲分割-放大时域相干合成),实现了单脉冲能量为32 mJ的超快光纤激光输出。

橡胶硫化模具的激光清洗技术

介绍了激光在橡胶硫化模具清洗中的应用状况;研究了激光无损清洗橡胶硫化模具的工艺参数,并对各关键参数进行了详细的分析测试,确认了最佳工艺参数区间。结果表明,激光在橡胶硫化模具的清洗应用中很有潜力。

全光纤高能量飞秒脉冲激光放大系统

研究了一种全光纤飞秒脉冲放大系统。其采用非线性放大环形镜结构的谐振腔输出宽光谱种子光,通过光纤啁啾脉冲放大技术抑制功率放大过程中的非线性累积;主放大部分结合双包层光纤与大模场光子晶体光纤熔接技术,输出中心波长1030nm,平均功率16.9W的高质量皮秒脉冲,经空间光栅对补偿色散后脉冲宽度324fs,单脉冲能量12.2μJ,峰值功率约26.4MW。该放大系统采用保偏光纤特种熔接技术实现全光纤化,相较于空间耦合放大具有光路结构简单,环境稳定性高等特点,有望推动高能量飞秒光纤激光工业化进程,提升其在复杂使用环境的适应性。

高峰值功率KDP晶体四倍频266nm紫外激光器

报道了一种灯泵浦结构的Nd：YAG晶体电光调Q高峰值功率266nm紫外激光器。结合磷酸二氢钾（KDP）晶体性质,基于倍频理论,分析了考虑走离效应情况下存在相位失配量时KDP晶体长度对转换效率的影响。该激光器采用紧凑的平平腔结构,灯泵浦Nd：YAG晶体电光调Q 1064nm激光作为基频光,腔外采用Ⅱ类匹配磷酸钛氧钾（KTP）和Ⅰ类匹配KDP分别作为二倍频和四倍频晶体。利用能量计、示波器等仪器进行测量,激光器重复频率1Hz时,获得脉宽6.0ns,单脉冲能量35mJ的266nm紫外激光输出,峰值功率高达5.83 MW;当重复频率10Hz时,获得单脉冲能量28.9mJ的266nm紫外激光。532~266nm转换效率最高可达31.9%。利用该高峰值功率、窄脉宽266nm紫外激光器,能够实现激光打标、激光雕刻。

激光垂直推进飞行试验设计方法

在激光单脉冲能量特性分析基础上,通过光船运动过程中的受力分析,提出了最小单脉冲能量、最小平均推力和最小冲量的设计方法,提出了光船垂直推进的运动方程以及光船速度和位移的计算方法,计算了空气阻力、摩擦阻力、光船质量等主要因素对飞行速度、平均推力等的影响。定量研究结果表明:空气阻力的影响可以忽略不计;摩擦阻力越大,飞行速度越小;光船质量越大,完成飞行任务所需的最小单脉冲能量越大。

短弧脉冲氙灯瞬间发射光脉冲能量测量

短弧脉冲氙灯体积小,能在μs时间内发出高能量的闪烁光脉冲,具有优良的紫外发射光谱,是一种理想的分析仪器光源。由于脉冲发光是介于两个相近的阴极和阳极之间,其发光时间小于10μs,发光点小,接近理想点光源,因此跟踪测定瞬间发出的光脉冲光谱,特别是测定单个脉冲的发光能量,不仅可以用于分析光源本身的光电转化效率,还可以用于分析闪烁发光的稳定性。本文分析了短弧脉冲氙灯闪光的工作原理及其发光能量与输入能量之间的相关关系;采用热释电能量检测探头,建立了光脉冲能量测定系统,实验测定了闪烁脉冲的稳定性。实验结果表明:当输入电压为900V时,单个光脉冲的能量为162μJ,不稳定性为小于2%。

基于光腔衰荡光谱技术的激光脉冲能量选择研究

在光腔衰荡光谱技术中衰荡信号虽不受入射光强变化的影响,但入射光强大小并非任意选取。通过理论计算结合实验分析,探讨脉冲光腔衰荡光谱技术中激光单脉冲能量的选取,结果显示激光脉冲能量选取受反射镜的反射率、探测器灵敏度、增益及信噪比等因素限制。当入射光强度选取过低,在探测器本身灵敏度和信噪比的限制下,信号被淹没于噪声中,无法检测信号;入射光强度过高,输出的光电流随光强的增大而趋向于饱和,探测器的响应呈现非线性,甚至出现漂白现象或损坏探测器。实验中,激光光源单脉冲能量范围在33 nJ到1μJ较为合适。

准基模纯风冷激光二极管泵浦Nd:YAG激光器

介绍一种纯风冷激光二极管泵浦的脉冲Nd∶YAG激光器,单脉冲能量250mJ,重复频率25Hz,脉冲宽度7ns,光光转换效率13.6%。激光器输出为准基模,垂直和水平方向的M2值测量结果分别为2.81和4.09。同样结构下将风冷系统换成风冷水冷结合方式,激光器脉冲能量345mJ,重复频率提高到50Hz,光光转换效率上升为15.2%。两种形式的激光器连续工作时间5min,并进行了高温+55℃和低温-25℃的环境试验。

利用飞秒激光在不锈钢箔上打微孔的工艺研究

利用飞秒激光与金属材料相互作用的特性,对飞秒激光与不锈钢箔相互作用制备阵列微孔的工艺参数展开研究,利用正交设计实验及对实验数据的分析,指明了脉冲数、脉宽、单脉冲能量对孔径大小的影响。

皮焦级超微能电火花加工电源技术研究

为了解决长期困扰微细电火花加工的降低单脉冲放电能量难题,对RC脉冲电源放电特性进行了试验研究.通过一系列实验证实了RC脉冲电源放电时没有电火花维持电压现象,电火花加工可以在低于常规电火花维持电压的低电压下进行,此时的单脉冲放电能量最小可达2.5×10-12J,使微细电火花单脉冲放电能量由过去的微焦耳级剧降到皮焦耳级,为实现超微能的纳米尺度电火花加工奠定了基础.在此基础上设计了一种新型可控的RC脉冲电源,并使用该电源加工出了直径仅为Φ4.5μm的微轴和直径仅为Φ8μm的微孔.

皮秒染料激光放大器

近几年来,由于采用了对撞脉冲锁模(CPM)的方法,使激光脉冲的宽度达到飞秒量级,但由于产生的激光单脉冲能量只有100pJ左右,使它的应用受到很大的限制,因此我们必须用高功率的激光脉冲泵浦染料放大器使飞秒光脉冲的能量达100μJ左右,期望用放大的飞秒光脉冲作为有效的手段,在物理学、化学、生物学及光电子学等领域,以求获得突破性的进展。

利用国产光纤实现平均功率761W、脉冲能量17.5mJ纳秒脉冲激光输出

基于自主研发的100/400双包层掺镱有源石英光纤,搭建了高功率主振荡功率放大(MOPA)结构纳秒调Q光纤激光器,重复频率30~60 kHz可调谐。系统中心波长为1064.08 nm。采用976 nm激光泵浦,在60 kHz时实现平均功率761 W的输出,单脉冲能量为12.6 mJ,斜率效率为83.4%,光束质量M2^2=9.82,M2^2=9.02;30 kHz下平均功率为526 W,单脉冲能量为17.5 mJ,斜率效率为85%,光束质量M2^2=8.67,M2^2=8.57。该光纤是目前报道的高重复频率下获得的平均功率和单脉冲能量最高的国产光纤。

激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证了其正确性。将该关系作为试验标定拟合的关系,建立了光束偏转角关系。由于噪声干扰电流具有随机性,对光束偏转角在(0,0)处进行了二元泰勒展开,并得出了角跟踪误差的近似表达式,以角跟踪误差标准差作为激光导引头视线角跟踪精度的评价标准,结合制导激光在大气传输中的能量衰减,得出了角跟踪误差标准差与目标指示器参数、激光导引头参数以及作用距离的关系,研究了不同参数对角跟踪误差标准差的影响。结果表明:当信噪比一定时,角跟踪误差标准差随着光斑半径减小而减小,可通过调节光敏面的安装位置减小光斑半径,从而提高激光导引头的角跟踪精度;当光斑半径为1 mm、噪声干扰电流标准差为0.2μA时,若目标指示器单脉冲能量为150 mJ,则激光导引头对8 km处目标的角跟踪误差标准差为0.9737×10^-3 rad;角跟踪误差标准差随着单脉冲能量的增大而减小,可通过提高目标指示器单脉冲能量从而提高激光导引头在特定作用距离处对目标的角跟踪精度。