钢侧束偏量对QCr0.8/1Cr21Ni5Ti电子束焊接头组织性能的影响

对QCr0 .8与 1Cr2 1Ni5Ti异种材料对接接头进行了钢侧束偏量电子束焊接试验 ,采用光学金相和扫描电镜断口分析方法对接头的组织结构和连接状况进行了研究。研究结果表明 ,钢侧束偏量offsets 的改变对接头组织结构的影响显著 ,随offsets 的增加 ,接头组织均匀化程度提高 ,焊缝中α +ε相的体积比增大 ,但由于不均衡热输入及铬青铜的快速热传导性 ,导致铜侧母材的熔合状况不良。进一步的拉伸试验结果表明 ,随offsets 的增加 ,接头强度急剧下降 ;QCr0 .8/ 1Cr2 1Ni5Ti偏钢电子束焊接接头的总体强度不高。

新型圆束偏器

在分析和论证了圆束偏器的圆对称性的基础上，提出了由四块屋脊道威棱镜组成的新型圆束偏器，该新型圆束偏器具有结构合理、体积小、圆对称性更为明显等特点，且有几种结构外形，以适用于各种光学仪器．

铜侧束偏量对CuZr0.15/1Cr18Ni9Ti电子束焊接接头组织及力学性能的影响

采用不同的Cu侧束偏量(电子束束斑向铜侧偏移量)参数对锆无氧铜CuZr0.15和1Cr18Ni9Ti不锈钢对接接头进行了电子束焊接,分析了铜侧束偏量对电子束焊缝成型、接头的组织结构和力学性能的影响。结果表明:锆铜侧束偏量的改变对焊缝成型及接头组织结构的影响显著,锆铜侧束偏量控制在0.25～0.45mm范围内,可获得成分均匀的接头组织,进一步接头拉伸试验结果表明,采用合理的束偏量形成的电子束焊接接头,断裂发生在锆铜母材一侧,属于韧性断裂,接头强度高于锆铜母材强度。

两相流测量的三光束偏振型LDV装置

两相流的测量是许多工业装置中遇到的一个十分重要的课题,本文引入了一种新的测量装置。它采用三光束偏振型光路消除了边缘效应,输出信号由计算机软件处理,采用双阁值法方便、有效地对两相流的速度进行测量。适当改进后,本装置能同时对两相流的粒子尺度及粒子速度进行测量。

束偏量及接头结构对QAl10/0Cr18Ni9电子束焊接头质量的影响

针对铝青铜和不锈钢异种金属电子束焊接,试验验证和分析了束偏量和不同的接头结构形式对接头质量的影响。二者宜采用以铝青铜作锁底、无束偏量的对中焊接方法,焊缝内、外部质量满足Ⅰ级焊缝标准,接头强度与铝青铜母材等强。以不锈钢作锁底的接头,在不锈钢热影响区一侧出现渗透裂纹。

反射型圆束偏器

目的研究由反射镜组组成的新型反射型圆束偏器．方法在对立方棱镜的结构特性和阿贝屋脊棱镜的成像特性分析的基础上，提出了由三个反射镜组组成的新型反射型圆束偏器．结果用反射棱镜共轭理论推导出该反射型圆束偏器在会聚光路中的稳像公式．结论该反射型圆束偏器能实现两自由度偏折光束，正像，具有体积小和适合于宽光谱范围等特点．

微角分束偏光棱镜分束角的特性研究

为了了解微角分束偏光棱镜的分束特性,根据冰洲石晶体的光学性质以及光在棱镜入射与出射介面和棱镜中的传播方向,在光正入射的条件下,分析了棱镜的分束角随工作波长的变化关系;在工作波长一定的条件下,分析了入射角对棱镜分束角大小的影响及规律;设计了实验,对制作的棱镜样品进行了实验测试。结果表明,微角分束偏光棱镜的分束角随工作波长而变,且波长越短,分束角越大;在棱镜的主截面内,入射角由-20°~20°变化时,分束角呈非线性由小变大。这一结果对于微角分束偏光棱镜的设计和使用具有实际价值。

可见光宽入射角度金属偏振分束光栅的消光比特性研究

设计出一种工作在可见光波段宽入射角度范围具有高消光比的金属偏振分束光栅。采用等效介质理论对金属偏振分束光栅原理进行定性分析,利用严格耦合波理论和时域有限差分法对金属Al光栅进行数值仿真并详细分析了结构参数中周期、高度以及光波长和入射角度等参数对偏振特性的影响。结果表明:当Al光栅占空比为0.5,周期为0.15μm,光栅脊高度为0.15μm时,在0.4~0.7μm波段和45°±10°入射角范围内,该金属偏振光栅对TM波高透射,对TE波高反射,光栅透射消光比平均35 dB,反射消光比平均12 dB,最后对制作的金属偏振光栅进行消光比测量,验证了设计结果的正确性。该研究结果对设计和制备高衍射效率、高消光比、宽波段宽入射角度范围的偏振分束器具有较好的实践指导价值。

基于混合合束的复合激光系统

采用偏振合束与光谱合束结合的方式,实现了4种近红外激光束的空间合成,包括固体纳秒脉冲激光、高功率连续光纤激光、高重复频率纳秒脉冲光纤激光和亚毫秒(长脉冲)光纤激光。开发了仿真软件对偏振合束器、光谱合束器及各激光器的光谱特征和偏振特性等主要相关参数进行设计优化,基于仿真结果研制了由上述4种激光系统和一套偏振/光谱合束链路构成的复合激光系统。系统的合束效率可达93.9%,实现了近红外波段多种脉冲和连续激光束的共轴发射,该系统可用于研究激光与物质相互作用的合作效应。

基于PSO算法的硅基C波段低损耗紧凑型偏振分束旋转器

提出了一种基于模式演变原理的紧凑型偏振分束旋转器(Polarization Splitter Rotator,PSR)。该器件由锥型TM0-TE1模式转换器与非对称定向耦合(Asymmetric Directional Coupler,ADC)结构的模式分束器组成,经粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和样条插值原理优化后的器件总长度仅为45μm。利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain method,FDTD)对器件进行仿真,数值结果表明:输入TE0模式时,在100 nm(1500~1600 nm)带宽内具有低插入损耗(<0.007 dB)、低串扰(<-28.7 dB)、高偏振消光比(>49.1 dB);输入TM0模式时,在整个C波段内具有低插入损耗(<0.34 dB),低串扰(<-47.1 dB),高偏振消光比(>15.5 dB),且在中心波长1550 nm处插入损耗值仅为0.06 dB。此外,对器件的公差进行了分析,结果表明该器件具有良好的鲁棒性。所设计的PSR具备低损耗、小尺寸以及低串扰特性,在未来大规模光子集成领域具有重要应用价值。

钢侧偏束电子束焊接纯铝/Q235异种金属接头试验

采用钢侧偏束电子束焊接方法对铝/钢异种金属接头进行了连接,对接头组织和相组成进行了分析,并对接头抗拉强度进行了了测试.结果表明,钢侧结合良好,焊缝组织均匀,铝侧熔合区存在过渡层,其内有金属间化合物层存在.适当的钢侧偏束量能够提高接头强度,在文中试验范围内,在偏束量为0.5 mm时获得了相对最高的抗拉强度69 MPa.金属间化合层的存在弱化了接头强度,断裂呈脆性特征.

基于合束的500 W蓝光半导体激光模块化研究

为了满足新能源汽车电池制造、航空航天高反射材料铜的焊接和金属3-D打印领域的应用需求,采用空间合束以及偏振合束方法,研制出基于150 W阵列式蓝光单元的500 W蓝光半导体激光模块。实现了快轴上发光单元内部的光束叠加、慢轴上多个发光单元交叉加密输出,消除发光死区,将4个独立发光单元的激光合束为一个方形光斑,增加功率密度而不影响光束质量;并研究了激光模块热效应与冷却特性,设计出激光模块稳定输出方案。结果表明,最终输出蓝光激光快轴发散角0.4°,慢轴发散角0.02°,发光功率501 W,整体效率81.3%,功率波动小于0.7%。本研究成果为进一步研制4 kW大功率蓝光半导体激光器提供了基本合束模块。

基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器

动态偏振控制器能够实现输入光场任意偏振态到输出光场任意偏振态的控制,可以动态补偿长距离单模光纤导致的双折射效应,是量子通信和相干通信系统中的重要器件.本文设计并实验验证了基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器,芯片采用标准的绝缘体上硅工艺制作,器件整体尺寸为5.20 mm×0.12 mm×0.80 mm,整体损耗为5.7 dB,最大功耗为0.2W.基于可变步长.模拟退火算法、低噪声探测器和高静态消光比的器件,动态偏振消光比可锁定至30 dB以上.芯片采用热相移器对TE0光场的相位延迟量进行控制,整体为0°/45°/0°/45°结构,可实现无端偏振控制.基于Lumerical软件对核心部件偏振旋转分束结构进行了优化,该结构将以端面耦合方式进入波导中的TM0模式光场转化至另一波导中的TE0模式光场,而原单波导中TE0模式光场不发生转化,实验测得动态偏振控制器的静态偏振消光比可达40 dB以上.该器件具有小体积、低功耗和低成本的特点,可以广泛应用于量子通信和相干通信等领域,特别是需要考虑体积、功耗和成本的应用场合.

偏束距离对铝合金/钢电子束焊接接头组织与性能的影响

分析了不同偏束距离对铝合金/钢异种金属EBW接头的组织形态、化合物层厚度、裂纹缺陷以及接头性能的影响.结果表明,随着偏束距离的增加,焊缝中的Fe-A l化合物颗粒逐渐消失,晶界上的共晶体减少,化合物层形态由复杂变简单,厚度减小.偏束距离较小时,在化合物层附近的焊缝中存在裂纹缺陷;偏束距离较大时,在化合物层上存在裂纹.偏束距离为0.5 mm时,接头最高抗拉强度为125 MPa,不同偏束距离下的断口宏观形貌有显著不同.化合物层厚度最佳范围为0.9~1.55μm,这个范围是由电子束热源特性决定的.

800 nm亚波长夹层式金属偏振分束光栅

为获得高性能的偏振分束光栅,设计了一种亚波长夹层式金属光栅结构,通过严格耦合波分析和遗传算法优化出最佳光栅结构。所设计的光栅在波长为800 nm时,0级衍射级次上TM偏振波的透射率和TE偏振波的反射率分别为98%和96.5%。在波长747 nm<λ<854 nm,以及入射角-27°<θ<27°范围内,光栅的透射和反射消光比都大于20 d B,达到了高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度的要求,数值分析表明该光栅对周期、槽深、覆盖层厚度具有优良的工艺容差。该光栅结构简单,性能稳定,对入射光损耗低,偏振分束效果明显,在光学偏振器件、激光器系统、偏振成像等领域具有广泛的应用前景。

基于偏振分束的磁光成像技术研究

针对现有磁光成像技术的测量结果难以量化且受光源波动影响较大的问题,提出了一种基于偏振分束的磁光成像新方法。根据偏振光的琼斯矢量描述方法推导出偏振分束法测量旋光角度的模型,并由此模型分析得出,从旋光物质出射的偏振光经偏振分束装置后输出的平行分量和垂直分量进行"差除和"的结果与入射光强无关,只和旋光角度值相关;由此原理,设计了基于CCD的检测平台,对旋光角度场进行了测量实验,又采用归一化互相关和"差除和"算法对测量图像进行了处理;最后,进行了基于该方法的磁光成像应用实验研究。实验结果表明,与传统磁场成像方法相比,该方法操作简单,结果易于量化,不受光强波动影响,误差降低约3倍,且稳定性较好。

腹板钢束偏位对连续刚构箱梁的影响

针对腹板纵向钢束偏位造成大跨径连续刚构箱梁开裂问题进行了研究。在现场调查腹板裂缝特征的基础上,对箱梁腹板开裂节段进行了局部精细化分析。分析结果表明,由于纵向钢束的横向定位钢筋施工误差,在腹板横桥向产生了较大的径向力;随着钢束偏位的增大,在箱梁腹板中产生了较大的主拉应力。施工时应加强对纵向预应力钢束定位精度的控制。纵向钢束若按照设计线位准确定位,则可以避免此类裂缝的发生。

薄膜层数对偏振分束棱镜性能的影响

采用电子枪蒸镀离子源辅助技术,讨论了薄膜层数对偏振分束棱镜性能的影响.结果表明:随着薄膜层数的增加,p偏振光的透射率逐渐增大,s偏振光的透射率逐渐减小,p偏振光和s偏振光透射率的比值逐渐增大.

非对称偏振分束光栅的矢量衍射优化设计

基于严格耦合波理论分析了一种非对称偏振分束光栅的设计。这种偏振分束光栅分别在1级和0级衍射级次上衍射TE和TM偏振波。介绍了利用遗传算法设计偏振分束光栅的方法,并给出了优化实例。仿真结果表明:在设计波长为1.55时,TE偏振波在1级的衍射效率大于93%,TM偏振波在0级的衍射效率大于99%,此时1级和0级的透射消光比分别达到了9914.1和46841.5。通过对设计结果的分析发现,该偏振分束光栅在设计波长附近100nm的波长范围内都具有较高的消光比(大于100),达到了较好的偏振分束效果。

宽光谱宽视角亚波长金属偏振分束器的研究

基于严格耦合波分析设计了一种亚波长金属偏振分束光栅,通过遗传算法优化出最佳光栅结构。该光栅在1429<λ<1700nm波段,TM波的0级透射率和TE波的0级反射率优于90%,入射角-27.5°<θ<27.5°时,光栅透射和反射消光比都大于20dB,达到了宽光谱、宽视角的要求。数值分析表明光栅对周期、槽深具有优良的工艺容差。