针对不锈钢管件的超细芯径光纤激光焊接工艺研究

本研究针对不锈钢管件的超细芯径光纤激光焊接进行焊接工艺研究,选取对焊接结果影响较大的激光功率为变量进行控制变量实验,分析焊接试样的形貌、组织及性能。发现焊缝横截面熔池呈“钉”型,随着功率的增加,钉头宽度增加,深度不变,钉身更加细长,柱状晶分布更多,晶粒尺寸变得细小,熔池的显微硬度增加。本研究加深了对超细芯径光纤激光焊接的理解,为不锈钢管件焊接工艺的选择提供有效参考。

大芯径集束光纤强激光耦合装置设计

光纤传输是常用的激光传输方式,随着光纤制备工艺的提升,大芯径、大数值孔径的传能光纤被广泛应用于多模激光传输。高效的激光耦合是光纤稳定传输的前提,为实现宽波段、高功率密度的激光耦合,根据混合模类高斯光束传输变换特性和耦合装置初始参数,结合像差分析,设计了一套大芯径四合一集束光纤与单芯光纤之间的非球面镜耦合装置,并通过机械装置装调实验得到了最高60.6%的光纤耦合效率。搭配自研激光共振电离飞行时间质谱仪,实现了钕同位素三色三步光电离路径对应激光饱和功率密度的测量,验证了装置满足复色激光共振激发电离特定同位素的光谱实验需求。

半导体激光器与变芯径光纤实用化耦合技术研究

文中提出了一种新的实用化光纤耦合方案,将大芯径石英光纤的一端熔成球形(用于与半导体激光器的耦合),另一端拉制成变芯径光纤,这样有利于与其它光学系统的连接。结果表明:采用该方法耦合效率达到75%左右,同时大大地增加了耦合系统的失调容差,降低了调试和封装的难度,因而有着广泛的实际应用价值。

纯石英芯掺氟玻璃包层光纤的数值孔径

纯石英芯掺氟玻璃包层光纤是一种新结构的大芯径光纤,纤芯材料是纯石英玻璃,包层材料是掺氟石英玻璃,由于氟杂质可以降低石英玻璃的折射率,故纤芯材料与低折射率的包层材料可以组成传光波导。国外是采用POD(等离子体外相沉积)技术生产这种光纤,我们采用的是国内首创的管棒熔融套装法,制成了相同结构的光纤,为了提高光纤的性能,我们对该光纤进行了低、高折射率双层涂料涂覆,在测试中发现光纤的数值孔径参数随着光纤测试样品涂覆长度的变化而变化,变化范围为0.1889～0.3152。

一种制作大芯径光纤的新工艺

与传统的大芯径光纤不同,纯石英芯掺氟玻璃包层光纤是一种新结构的大芯径光纤,主要用于光能传输和传感。在国外这种光纤是采用POD(等离子体外相沉积)技术生产的,由于目前国内没有这种设备,本文采用管棒套装技术,即PCVD(等离子体化学气相沉积)工艺制作掺氟石英管,MCVD(改进的化学气相沉积)工艺在高温条件下把石英芯棒和掺氟石英管熔融烧结在一起,制成了与国外采用POD工艺生产的相同类型的光纤,经测试和使用表明,与国外的产品性能相差不大。

150W级小芯径DL尾纤输出光源设计及实验研究

基于BTS(Beam Transmission System)整形器件,本文设计了一种针对mini-bar的光纤耦合输出系统,该系统突破了常规方法中mini-bar慢轴准直的焦距限制,可有效简化光束整形结构,提高光束整形效率。ZEMAX模拟和实验验证共同表明:该系统可将4个mini-bar耦合进入105μm/NA 0.22的多模光纤,稳定输出功率达160 W,对应亮度为13.2 MW/(cm2·sr),电-光效率为42.0%。该系统为小芯径非单管DL光纤耦合模块的研制提供了一条可行途径。

一种大芯径束管式非金属铠装光缆

论述了一种大芯径束管式非金属铠装光缆的结构和特点，通过实测数据说明此缆具有较好的性能价格比。

大芯径空气包层微结构光纤实现kW级激光传输

kW级高功率激光柔性传输是激光清洗、激光焊接、激光刻蚀等高功率激光加工领域中必备的环节,而实现高功率激光低损耗传输的光纤是其关键器件。目前高功率激光传输光纤采用大芯径传能光纤,仍然存在着弯曲损耗大、柔性差等问题,并且使用过程中要经常维护。华南师范大学特种光纤研究中心提出一种大芯径空气包层微结构光纤,利用包层的空气孔可以极大降低激光泄露的风险,降低光纤制备过程中对耐高温涂敷层的严苛要求,实验结果证实该光纤在室温无制冷条件下可实现kW级激光传输,从而为10 kW级高功率激光柔性传输奠定基础。

芯径渐缩光纤对孤子传输的影响

通过芯径渐缩、指数型连续渐缩或阶梯型离散渐缩的方法，可获得色散随距离下降的光纤，能补偿光纤损耗对孤子传输的影响。但芯径的连续变化，将导致模耦合。分析发现，在连续渐缩光纤中，即使Ｖ＜２．４０４８始终满足，仍可存在两种模式：其一是Ｚ→∞的稳态模，另一为兼有导模和辐射模部分性质的一种特殊模式，称为“过渡模”，该模式的模式场是一系列ＬＰ０ｍ′的模式场的迭加，它包括导模ＬＰ０１′的模式场和辐射模ＬＰ０ｍ′（ｍ≥２）的模式场，随着ｒ→∞不是迅速衰减而是振荡着缓慢衰减。它具有与激励模相同的传输常数，但幅度却以芯径渐缩的速率衰减。尽管指数型渐缩光纤可增加孤子的传输距离，但“过渡模”的影响始终存在，而离散型光纤不存在“过渡模”。为了估计稳态模的基态孤子在芯径渐缩光纤中的传输长度，可利用该模的本地功率与阈值功率之比来计算，称该比值为“裕度”。如果在进入渐缩光纤之前，基态孤子已经处于阈值临界状态，则在渐缩光纤中稳态模孤子的裕度恰好等于孤子阶数参量Ｎ２的变化比。本文给出了在高斯近似下的过渡模和稳态模的功率计算公式。

芯径渐缩光纤中的过渡模

通过芯径渐缩（指数型连续渐缩或阶梯型离散渐缩）的方法，可获得色散随距离下降的光纤，能补偿光纤损耗对孤子传输的影响．但芯径的连续变化，将导致模耦合．分析发现，在连续渐缩光纤中，即使Ｖ＞２４０４８始终满足，但仍可存在两种模式：①Ｚ→∞的稳态模；②兼有导模和辐射模部分性质的“过渡模”．过滤模的模式场是一系列ＬＰ′０ｍ的模式场的迭加，它包括导模ＬＰ′０１的模式场的辐射模ＬＰ′０ｍ（ｍ≥２）的模式场，其中随着ｒ→∞不是迅速衰减而是振荡着缓慢衰减．过渡模具有与激励模相同的传输常数，但幅度却以芯径渐缩的速率衰减．尽管指数型渐缩光纤可增加孤子的传输距离，但“过滤模”的影响始终存在．

闪烁光激励下大芯径阶跃光纤系统的时间响应研究

引入材料色散和漏泄模式光线的传输效应,对D.Gloge多模光纤脉冲响应公式进行修正,利用修正后公式数值计算了在闪烁光激励下纤芯半径为0.1mm、长50m的石英阶跃光纤的冲击响应波形,该波形近似一高斯函数,半高宽为3ns,前沿比后沿慢0.8ns,且后沿存在拖尾。用该响应波形通过数值方法得到了闪烁体-光纤系统时间响应波形,与实验结果相比较,两者基本吻合。

大芯径阶跃型非线性光纤的色差性质

本文首次导出了计算大芯径阶跃型非线性光纤的色差公式。结果表明,入射高斯光束的物距、束腰以及归一化功率对色差有很大的影响。

大芯径直锥形塑料光纤的制作

理论分析了子午光线通过直锥形塑料光纤的光线传输原理,模拟计算了直锥形光纤的锥角α、光纤中心轴线夹角θ(m)与反射次数m三者的变化关系.通过重力垂直拉锥实验制作了大芯径直锥形塑料光纤,并得出相关的实验结论.

基于单模-小芯径-单模的光纤折射率传感器

基于小芯径光纤具有稳定性好,抗干扰能力强、成本低等优点,该文提出了一种纤芯失配式的多模干涉理论的光纤折射率传感器,由单模-小芯径-单模光纤组成。另外,制作了具有不同折射率值的溶液进行实验,且进一步研究了该传感器的传输光谱与折射率的关系。实验结果表明在测量折射率为1.334-1.4384的折射率溶液时该传感器得到了很好的灵敏度。

低损耗大芯径能量光纤涂料的配方设计与应用

目的设计低损耗大芯径能量光纤涂料的配方并讨论其应用。方法以乙烯基硅油、巯基硅油、甲基丙烯酸三氟乙酯(TRIFEMA)、全氟十一烷基丙烯酸酯(FA)、氟橡胶、四氢呋喃丙烯酸酯GM61P00(THFA)和聚氨酯丙烯酸酯(PU)为主要组份,设计不同配方的光纤涂料,并考察其折射率、透过率、凝胶含量和光纤损耗等性能,筛选最优配方。结果低损耗大芯径能量光纤涂料的最佳配比为m(乙烯基硅油)∶m(巯基硅油)∶m(TRIFEMA)=27∶5∶1,其涂层的折射率为1.392,透过率为99.23%(波长为850 nm时),制得大芯径能量光纤的抗拉强度为4392 MPa,传输损耗为6.6 d B/km。结论全氟化合物虽然能使涂料的折射率较低,但是其固化时存在缺陷,会导致光纤损耗较大。氟硅涂料具有优良的润湿性能,涂层附着力强,且各项性能指标均符合光纤使用要求。

高亮度小芯径半导体激光器光纤耦合设计

为了获得高亮度的半导体激光器,采取6只单管半导体激光器芯片进行等光程排列,波长为940nm,芯片腔长3.5mm,发光区尺寸1μm×30μm,快轴发散角30°,慢轴发散角10°,功率为6W。设计光学系统,使合束光束BPP_(laser)<BPP_(fiber),满足与小芯径50/125μm多模光纤进行高亮度、高效率耦合的要求。光纤输出亮度达到44.3MW/(cm^2·sr)。

薄壁管无芯缩径挤压成形过程的理论解析

薄壁管无芯缩径挤压成形过程可分为四个阶段:刚性滑入阶段、自由弯曲阶段、缩径变形阶段、反弯曲阶段。文中论述了刚性滑入阶段、自由弯曲阶段、缩径变形阶段的变形特点和应力场;分析了反弯曲阶段的变形特点,建立了凹模出口圆弧过渡部分的反弯曲阶段的应力场数学模型;并综合考虑薄壁管无芯缩径成形时轴向压应力的影响因素,建立了一种薄壁管无芯缩径应力场的数学模型和缩径力的计算公式。

大芯径多模石英光纤的生产工艺及其应用

为了研究不同光纤预制棒的生产工艺沉积包层、纤芯工艺流程以及反应原理对大芯径多模石英光纤传输损耗和激光损伤阈值等性能的影响,介绍了3种大芯径多模光纤的预制棒生产工艺,分别指出了3种生产工艺的优缺点,并列举了一些大芯径多模光纤的应用场合。