二维周期和准周期离散无衍射涡旋光束

理论上研究了用一束涡旋光和一个振幅掩模制作二维周期或准周期离散无衍射光场的方法.通过改变涡旋光的拓扑荷数和掩模上小孔数,模拟得到了不同的四角、五角和六角无衍射光场的强度分布、相位结构和远场衍射图.另外,还总结了关于涡旋光拓扑荷数及掩模小孔数这两个参数和产生的无衍射光场之间的有趣的规律.

基于微透镜阵列的激光引信抗气溶胶干扰方法

为了提高大视场激光引信抗气溶胶环境干扰的能力,提出基于微透镜阵列的激光引信抗气溶胶干扰方法,就是在大视场激光引信中,通过微透镜阵列对激光发射光束进行分束,形成离散化照明光束,在保持引信所要求的探测视场前提下,压缩发射光束光斑截面尺寸,以增强目标回波功率、减小烟雾等气溶胶后向散射干扰,提升信噪比,从而提高激光引信抗气溶胶环境干扰的能力;仿真结果表明:激光发射光束从泛光照明改为离散化照明后,烟雾气溶胶后向散射干扰明显减小,同时目标回波功率也有一定的提升,提升了信噪比,从而可以提高激光引信抗烟雾等气溶胶干扰的能力。

基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁温度场数值模拟

为了提高材料表面的耐磨性,实现材料的强韧结合,采用激光热流密度均匀分布的二维离散式5×5点阵光斑,对蠕墨铸铁材料的激光相变硬化过程进行数值模拟,通过改变激光功率和激光加载时间,分析了硬化过程中温度场和硬化层的变化。结果表明:基于光束离散的激光相变硬化温度场分布形态与点阵光斑的空间分布相对应,在激光加载结束时,每个小光斑中心点的温度同时达到峰值,整个光斑中心点的温度因各光斑温度场的叠加而达到最高,且沿着各光斑中心点的温度分布呈波浪形;在截面上随着深度增加,温度逐渐降低,材料的整体温度随着激光功率的增大和激光加载时间的延长而升高;各激光离散光斑的硬化层均呈月牙形,随着激光功率增大,截面硬化层的分布基本不变,处于离散分布状态;随着激光加载时间延长,硬化层从离散形向整体月牙形转变,且数值模拟所得硬化层的最大深度随着2种激光参数的增大而增大;在激光光束离散相变硬化处理过程中,增大激光功率既可以满足材料表面激光辐照的高硬度强化区域与激光未辐照的低硬度非强化区域的强韧结合,又能够增加硬化层深度,而延长激光加载时间虽然可以获得更大的硬化层深度,但热传导传递能量具有累积作用,导致材料表面激光辐照区和非辐照区整体被强化,不能实现材料表面的强韧结合。

基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁应力场数值模拟

为了研究基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁RuT300材料的应力分布状态,构建了离散激光相变硬化RuT300弹塑性本构模型,分析温度对热应力和残余应力的影响。结果表明:材料表面较大的热压应力分布与二维离散点阵光斑相对应,激光快速加热引起的材料各部分温度差异使得模型X轴路径上的热应力呈波浪形分布,离散光斑加载区域的X、Y方向热应力峰值为-635MPa,约为Z方向的1.8倍,随着深度的增加,模型截面热应力逐渐降低;材料表面激光加载区域的残余应力大于非加载区域,X、Y方向的残余拉应力为主要残余应力,应力值在200MPa左右,X轴路径上X方向的残余应力最大;随着激光功率的增加,残余应力峰值增大,材料受较大残余应力影响的区域扩大,延长激光加热时间时,加载区域残余应力峰值的变化幅度在2.4MPa内。