Cr,Tm,Ho:YAG激光器耦合效率与束腰关系实验研究

热透镜效应对大功率激光器的光纤耦合系统起着明显的作用。Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出的光束为多模光束,文章通过计算不同光束质量和散角的光束的束腰直径和束腰位置,对系统透镜的焦距进行优化计算,实验证明,修改后的光纤耦合系统的耦合效率相对原耦合系统有明显提高,耦合后的光纤末端输出能量明显提高,在使用小孔径的光纤时,可以获得更高能量的输出。

基于C-lens的光子带隙光纤准直器传输特性

研究了一种基于C-lens的光子带隙光纤准直器,由于光子带隙光纤准直器光纤端面没有反射,相比普通光纤准直器,其传输矩阵将发生变化。从高斯光束单透镜成像的一般模型出发,利用矩阵光学,在子午面和弧矢面推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光子带隙光纤及C-lens透镜的参数,仿真分析了尾纤与C-lens透镜之间的间距及C-lens透镜的参数对工作距离和束腰直径大小的影响,理论得到了新模型下,光子带隙光纤准直器的出射光斑在子午面和弧矢面束腰直径和工作距离近似重合,相比普通光纤出射光斑的椭圆化程度小。研究结果对进行光子带隙光纤准直器及基于光纤准直器的光学器件设计与制作具有指导意义。

同轴送粉激光熔覆过程中粉光匹配影响因素及控制研究

在一定的工艺参数条件下分别改变同轴送粉激光熔覆过程中的载气流量和送粉速率,研究了熔覆材料粉束流的空间状态与载气流量和送粉速率之间的对应关系,分析了载气流量、送粉速率和熔覆材料粉喷出角度对熔覆材料粉束流的束腰直径、束腰长度的影响规律。实验结果表明,增大载气流量会使熔覆材料粉流束腰上移并拉长,提高送粉速率会导致熔覆材料粉流束腰直径增大和熔覆材料散落范围增大。结合实际激光熔覆粉光匹配状态,阐明了实现粉光匹配优化的工艺过程。

大功率双包层光纤准直器的建模与仿真分析

研究了一种适用于大功率激光应用的双包层光纤准直器。考虑在制作准直器时,双包层光纤尾纤和C-lens透镜端面8°倾斜角度的影响,从高斯光束通过复杂光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学的理论,在光线传输的子午面和弧矢面上分别进行建模计算,推导光线的传输变换矩阵。结合实际应用中光纤及C-lens透镜的相关参数,仿真分析了尾纤与C-lens透镜间距及C-lens透镜参数对准直器工作距离和出射光束腰直径的影响。研究结果对进行大功率准直器的设计具有指导意义。

100kV焊接用电子枪的设计和优化

采用LaB6间热式阴极,运用综合迭代法,设计了一款焊接用的大功率电子枪。在理论设计的基础上通过Munro软件中的Source模块对初始结构参数进行了优化调整,最终达到了功率36kW、加速电压100kV、发射束流360mA、束腰直径300μm的设计指标。采用单一变量法进行了大量仿真试验,总结出了电子枪的栅极位置、栅极孔径、栅极电压、阳极位置、阳极孔径与电子束束流大小和束腰直径之间的关系,这对于三极式电子枪的结构参数调整优化具有一定的指导意义。