铍的Nd∶YAG激光焊接阈值功率影响因素

利用Nd：YAG激光焊接了铍环，研究了不同激光入射角度和铍环直径变化对阈值功率变化的影响，得到了铍在激光焊接过程中阈值功率密度变化规律。结果表明，铍环直径大小对阈值功率密度有显著影响，随着铍环直径的增加，铍环的曲率减小，由背反射引起的调Q脉冲增强，导致出现深熔焊的阈值功率密度降低。对同一直径的铍环，激光入射角度从伊调整到30后，由于消除了背反射激光在谐振腔内形成调Q脉冲，激光焊接时出现深熔焊的临界功率密度增加。深熔焊形成的焊缝深宽比值较大，为1．0～1．5，而热传导焊形成的焊缝深宽比值较小，只有0．2左右。

脉冲激光辐照CCD探测器饱和阈值分析

以电视制导武器跟踪系统核心部件CCD导引头为研究对象,介绍了CCD的基本组成及工作原理。使用脉冲激光对KA-320型面阵CCD进行了辐照实验,研究了脉冲宽度、峰值功率、重复频率对CCD饱和阈值的影响。使用Matlab中的Simulink工具对整个实验过程进行了仿真分析,从仿真结果归纳出脉冲激光对CCD探测器的干扰共性。最后得出结论：选用脉冲宽度小、峰值功率高、脉冲频率大的激光器更能使CCD导引头达到饱和,从而对制导武器实施有效干扰。

半导体泵浦铷蒸气激光器阈值特性

以速率方程为基础建立理论模型,采用迭代计算方法,对单程端面泵浦铷蒸气激光器的阈值特性进行了详细研究。研究表明,铷室温度和长度对阈值泵浦功率密度的影响具有等价性,存在使阈值功率密度达到最小的最佳铷室长度与温度组合。泵浦光线宽对阈值功率密度的影响基本呈线性;泵浦光线宽越宽,泵浦光中心波长与铷原子吸收波长的偏移量对阈值功率密度的影响越小;存在最佳的铷原子吸收线宽,使阈值功率密度达到最小;为减小阈值功率密度,铷室窗口片应尽量考虑镀膜,谐振腔输出耦合率不宜大于80%。

液相外延生长高质量大功率InGaAsP/GaAs半导体激光器研究

用改进的液相外延法生长了大功率 In Ga As P/Ga As半导体激光器 ,实验测量和理论分析都表明用该方法生长的单量子阱分别限制异质结构 ,达到了设计要求 ,阈值电流密度为 30 0 A/cm2 ,斜率效率达 1 .32 W/A。

ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值

以He-Ne激光作为参考光,采用反射光能量法,测量了ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值,并测量了不同功率密度的强激光辐照下探测器对参考光的反射率.实验结果表明,ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值为4.1×106W/cm2,在探测器被强激光损伤的初期阶段,探测器对参考光的反射率下降很快,继续增加入射激光的能量,探测器对参考光的反射率下降趋于平缓.

有源区Be掺杂对1.3μm InAs量子点激光器性能的影响

利用分子束外延技术在GaAs(100)衬底上生长了1.3μm InAs DWELL量子点激光器结构,研究了有源区Be掺杂对量子点激光器性能的影响。研究表明,对有源区进行Be掺杂可以有效降低InAs量子点激光器的阈值电流密度,提升激光器的输出功率,增加激光器的温度稳定性。研制的Be掺杂InAs量子点激光器的阈值电流降低到12mA,相应的阈值电流密度仅为100 A/cm2,激光器的最高输出功率达到183 mW,最高工作温度达到了130℃。这对InAs量子点激光器器件在光通信系统中的应用具有重要意义。

光学材料的激光损伤形态研究

提出了破坏形态因子的概念并以高功率连续激光作用下的光学材料的热力学响应为例 ,通过积分变换的方法给出激光作用期间温度场和应力场的解析形式 ,继而得到破坏形态因子的表达式及其简化形式 ,研究破坏形态因子与材料性质、激光参数的关系 。

高效率高亮度半导体激光器技术进展

半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛应用,近年在性能参数方面有许多引人瞩目的进展。综述了提高功率转换效率的技术方法和途径,指出经过工艺优化后焦耳热和阈值热将是未来激光器的主要研究内容,介绍了波长稳定的激光器的两种制作方法,即外光栅法和内光栅法,激光器的波长稳定性达到0.1 nm/K以下。在外延材料结构中采用各种形式的大光腔结构设计,可以扩展近场光斑,从而使半导体激光器的光束发散角达到25°甚至更低。对较热门的近衍射极限激光器的制作方法进行了介绍,分析了不同方法的优缺点及应用情况。

激光直写法制备条形光波导中的功率密度阈值

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)在Si基SiO2衬底上制备了SiO2-TiO2芯层薄膜,构成了以SiO2为下包层,空气为上包层的平面光波导。利用光纤激光器对平面波导的芯层进行直写,结合后续的化学腐蚀工艺得到了SiO2-TiO2条形光波导,并着重研究了激光直写波导过程中存在的功率密度阈值以及阈值随薄膜预热处理温度的变化关系。研究结果表明,激光直写SiO2-TiO2波导存在起始收缩阈值和烧蚀损伤阈值;随着薄膜热处理温度的提高,两个阈值同时增大,其中损伤阈值的增大趋势要大于收缩阈值;因而薄膜可承受的直写光斑直径变小,所得波导宽度显著减小。最后对直写制得条形光波导的导光性能作了测试分析,验证了波导的三维导光性。

倍频Nd:YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的观察

目的探讨不同剂量倍频Nd:YAG激光对兔眼视网膜损伤作用的特点和规律,及其在临床上作为PDT治疗脉络膜新生血管光源的安全性。方法以新西兰兔10只20眼为实验对象,倍频Nd:YAG激光(532nm)通过裂隙灯照射兔眼底视乳头下方的后极部,照光功率密度为600、800、1000、1600和2000mW/cm2,照光时间为100s和200s,光斑直径为2mm。在照后第1h和24h进行眼底照相与组织病理学观察,初步确定在该照射条件下,倍频Nd:YAG激光的兔视网膜损伤阂值范围。结果在本实验条件下,眼底镜与眼底荧光造影显示视网膜最小损伤剂晕为100J/cm2,光镜下出现损伤剂量为80J/cm2;视网膜激光损伤在24h内逐渐加重;能量密度相同的情况下,激光视网膜损伤程度与功率密度关系更为密切。结论532nm激光作为临床上PDT治疗脉络膜新生血管的光源是安全可行的。

632.8nm连续激光辐照可见光CMOS相机实验研究

开展了632.8nm连续激光辐照可见光JHSM36Bf CMOS相机实验研究,获得了632.8nm连续激光使CMOS相机单像元饱和及全屏饱和的功率密度阈值。实验证实了CMOS比CCD抗激光干扰能力更强;连续激光比脉冲激光更容易实现对CMOS相机的干扰;分析了CMOS串扰现象与CCD的不同。用饱和面积法、相关度法和均方差法3种激光干扰图像质量评价方法,定量分析了CMOS成像受激光干扰的程度。

SUS301L不锈钢激光搭接焊工艺参数对焊缝形貌的影响

采用光纤激光器在3 mm厚不锈钢薄板上进行非熔透型激光焊试验研究。获得了不锈钢光纤激光深熔焊功率密度阈值所在区间,通过测量表征焊缝横截面尺寸的三参数:表面缝宽、中间熔宽和熔深,分析了激光功率P和焊接速度v在不同改变模式下对焊缝横截面尺寸的影响规律。结果表明,焊接速度为5 cm/s时,功率密度阈值位于3.19~3.61 k W/mm^2区间。相同程度地增大P/v,通过增大功率或降低焊速模式,表面缝宽和熔深均会随之变大,但增加功率更为有效,而对中间熔宽的影响略有不同。当保持P/v不变时,同比例增加功率和焊度,表面缝宽基本不变,中间熔宽增大,而熔深先增加后趋于稳定。采用降低焊速方式可更有效地提高搭接接头拉剪强度。

陶瓷涂层对中红外探测器抗激光性能的影响

中红外激光器功率的不断提高使得传统红外成像制导武器临着前所未有的激光威胁。较高能量的激光会使导引头光机系统内部产生杂散光,从而干扰导引头正常工作。为增强当前红外成像导引头内部核心器件探测器的抗激光干扰和损伤能力,本文采用新型高吸收型陶瓷涂层材料增加导引头光机系统对杂散光的吸收能力,针对高吸收型陶瓷涂层和磨砂玻璃两种漫反射材料,通过等效实验对比了不同入射激光功率对红外探测器的干扰效果。研究结果表明:采用普通漫反射材料时,探测器在功率密度101.3 mW/cm^2处达到饱和;而采用高吸收型陶瓷涂层材料后,入射激光在探测器像面上的饱和功率密度阈值增大到784.5 mW/cm^2,其抗激光干扰能力相比于普通漫反射材料提高了近8倍。本文研究结果证明了采用高吸收型陶瓷涂层材料有助于增加红外成像导引头内部光机结构的消杂散光能力,能够有效提升现役导引头抗激光干扰能力,延长红外制导武器的战场生存周期。

线阵CCD全饱和单侧拖尾特性分析

在用532nm连续激光辐照TCD-1200D型线阵CCD的过程中,发现了光斑的全饱和单侧拖尾现象。为了分析这种现象的特性,实验测量了拖尾长度随激光功率、CCD积分时间和CCD驱动频率的关系,发现拖尾长度随着激光功率和积分时间的增加而增加,但在一定范围内与CCD驱动频率无关。通过理论计算和实验数据分析拟合发现,拖尾长度和激光功率密度和积分时间的乘积有关,并根据激光辐照下CCD器件光生电荷量的产生过程,推导出了拖尾长度与CCD势阱光生电荷量的关系,得到了拖尾长度随光生电荷量的变化曲线,为全饱和单侧拖尾现象机理分析提供了数据支持。

脉冲激光诱导的薄片反冲塞破坏分析

基于空间轴对称热弹性理论和最大剪应力强度理论 ,建立了脉冲激光辐照下薄片发生反冲塞破坏的一个理论模型 ,导出了薄片反冲塞的激光功率密度阈值条件。以空间均匀分布的 ms级脉冲激光辐照铜薄片为例进行了理论计算和数值模拟 ,给出了激光功率密度阈值随薄片厚度线性增加的关系 。

强激光脉冲与透明固体相互作用机制

本文论述了光学元件激光辐照损伤的标准，从光子与声子相互作用的机制出发，导出了固体材料的能量吸收速率；解热传导方程，求出材料温升及温升率，以SiO2为例，得出激光阈值功率密度随脉冲时间的变化规律。理论计算与实验基本符合。

脉冲激光辐照CCD探测器仿真研究

通过实验验证了脉冲激光辐照CCD引起的饱和干扰,详细分析了峰值功率、脉冲宽度、重复频率等脉冲激光参数,通过构建仿真模型分析了单个参数对探测器饱和阈值的影响,仿真结果表明:脉宽越大,峰值功率越高,重复频率越大,越能使探测器达到饱和状态。

2μm人眼安全波段太阳光抽运激光器的理论研究

太阳光直接抽运激光器在空间光通信、遥感等领域有着重要的潜在应用,但是一直以来人们对太阳光抽运激光器的研究局限于以掺Nd3+粒子为增益介质的1μm波段.通过对现有固体激光工作物质的吸收谱进行分析,发现掺Tm3+离子在太阳辐射较强的可见光波段具有强的吸收峰,使2μm人眼安全波段实现太阳光直接抽运激光输出成为可能.本文对Tm:YAG和Tm:YAP两种常见晶体的吸收谱与太阳光谱匹配度进行了分析计算,得出两种材料用于太阳光抽运激光器的阈值抽运功率密度分别为1.14和1.434 kW/cm3.选择与抽运阈值功率密度低的Tm:YAG晶体作为增益介质,使用TracePro软件建立太阳光抽运激光器的二级抽运模型,并对模型进行优化,得到了锥形腔窗口与菲涅耳透镜的最佳距离、晶体棒的最佳长度以及锥形腔最佳锥度.本文的工作为实现太阳光直接抽运2μm激光输出做了理论上的准备.

镱钠共掺氟化钙锶混晶近红外光谱与激光参数

研究了15%Yb,20%Na∶CaF_(2)-SrF_(2)混晶(Yb,Na∶CaF_(2)-SrF_(2),CaF_(2)∶SrF_(2)=1∶1)的近红外光谱和激光参数特性。研究显示,Yb,Na∶CaF_(2)-SrF_(2)混晶在974 nm处吸收带宽为22 nm,吸收系数为13.09 cm^(-1),吸收截面为0.31×10^(-20) cm^(2)。Yb^(3+)离子在CaF_(2)-SrF_(2)基质中主发射峰中心波长位于1010 nm,肩峰中心波长位于1036 nm,发射带宽为56 nm,在^(2)F_(5/2)→^(2)F_(7/2)能级之间跃迁对应的荧光寿命为228μs。采用激发波长980 nm时,1010 nm处发射截面为6.52×10^(-20) cm^(2)、1036 nm处发射截面为4.11×10^(-20) cm^(2),分别是915 nm激发时的1.49倍与1.68倍;实现激光输出波长1036 nm处达到布居反转时所需要激发的激活粒子数的最小分数β_(min)为0.34%,在零声子线974 nm处的饱和泵浦功率密度I_(sat)为290.58 kW·cm^(-2)。上述结果表明,Yb,Na∶CaF_(2)-SrF_(2)混晶在近红外波段高能量激光系统中具有潜在应用前景。

钢板锈蚀层激光清洗的热力学分析研究

为探索钢材表面锈蚀层的激光清洗去除机制。基于热传导方程建立钢板锈蚀层表面温升的数学模型,得到锈蚀层去除的激光功率密度,该激光功率密度与已知实验结果误差为2%左右。在此基础上,采用有限元软件对清洗区域进行温度场与热力耦合分析,得到锈蚀层与基底的温度分布特性。分析可知采用计算得到的阈值进行清洗时,可实现一定厚度的锈蚀层去除,同时,基底温度低于钢材熔点,表面并未被破坏。此外,由热力耦合引起的弹性变形,有助于锈蚀层与钢材基底的分离。文章提出的表面温升数学模型与热力学分析结果可对钢板表面锈蚀层激光清洗提供理论指导。