用新型Petawatt激光装置研究快速点火的进展报告

在Lawrence Livermore国立实验室用Petawatt激光装置研究了快速点火的物理现象。描述了可给出高达3×10^20Wcm^-2强度的易变形镜波阵面控制的PW激光器的性能，报道了从激光能量向相对论电子转换效率和其能谱以及角的分布包括观察到的±15°的小射束角在内的检测结果。从热核中子当量推导出固体密度CD2中接近1KeV的电子加热。假如快速点火采用National Ignition Facility的话，从估计值中可给出300X的最佳增益系数。

海面溢油激光探测系统接收装置的研究

提出一款适用于海面溢油激光探测系统的接收装置,通过对该装置中的平行光管、光学天线以及积分球等光学部件进行研究,分析了激光在装置中的能量传输变换等系列问题。然后,以不同油膜厚度对应的激光反射信号强度作为仿真参数,在不同海况下验证了接收装置的有效性。结果表明,同一油膜厚度下,经过接收装置的激光强度远小于未经过接收装置的激光强度,此外,在平静海面或风速为0.3、0.5和0.8 m/s的微浪海面下,使用经过接收装置后的激光强度可以有效反演海面油膜厚度。

基于图像视觉检测技术的激光标线仪校准装置研究

针对传统激光标线仪靶标测量方法难度大、人工读数困难且效率低的问题,基于图像视觉检测技术,设计了激光标线仪校准装置硬件系统及软件算法。通过数据采集单元、靶标系统单元和多功能升降工作台单元搭建出系统硬件装置。采用图像预处理方法将原始图像激光线与背景分割,提取出基准中心原点并进行系统标定,利用骨架提取算法拟合出激光测量线,计算出计量特性的偏移量,并根据算法设计出交互软件,自动测量和保存数据。最终通过所研制的校准装置和传统校准方法,校准同一激光标线仪进行比对实验,实验结果|E_(n)|≤1,结果判定为满意,验证了校准系统的可行性。

某自由电子激光装置空调系统设计

介绍了某自由电子激光装置的空调系统设计,主要包括冷热源系统和空气处理系统等。针对项目中5个工作井基地分散布置的特点,采用了按基地分别设置冷热源系统的方案。为了满足波荡器隧道±0.1℃的高精度温度控制要求,分析了影响温度控制精度的各种干扰因素并找到了关键的影响因素,据此设计了一套带混水功能的高精度温度控制空调系统。针对科学装置提出的150 nm微振动要求,提出了空调设备振动控制措施。

激光测距仪多自由度集成可调装置的研制

基于测距仪激光轴竖直向上和向下两个方向的定位装夹及多自由度调节需要,设计了模块化的集成可调装置:(1)零点定位装夹模块,方便测距仪的快速固定和装配;(2)摇臂式角度调节模块,在调节过程中,确保测距仪测量基准面不变;(3)落地式和吊顶式二维移动及调平模块,适应不同工作现场的检定需要;在此基础上完成实物样机的制造装配和测试,结果表明,该装置各模块组装便捷、调节精度高,结构设计独特紧凑、重心低稳定性好,可以较好地满足大量程液位计现场校准的快速定位和多自由度调节。

基于激光增材制造粉末回收装置的改进

激光增材粉末制造是一项前沿性的先进制造技术,但现有激光增材制造设备在生产过程中有大量的金属粉末不能进入熔池参与成型而浪费。拟通过增设离心抽风机、粉末回吸嘴、粉末收集器、二级振动筛、振动源、一级振动筛、沉积基板、成型盒和激光送粉头等组成的一种粉末回收装置,对激光增材制造中未熔融成制件的粉末进行分级筛选,将符合颗粒度要求的金属粉末直接送入激光送粉装置进行回收利用,从而降低送粉能耗,有效提高材料的利用率,进而降低激光增材制造成本。

局部干法水下激光焊接装置研制及工艺试验

针对核电站乏池边角位置的水下修复需求,研制了一套局部干法水下激光焊接装置,可在实现常规水下平焊位置焊接的同时,重点兼顾角焊缝的局部干法水下焊接作业需求。同时,该装置还具备水下焊接位置的照明、焊接环境和焊接过程的实时监控、焊接区域的温湿度监测等功能。采用研制的局部干法水下焊接装置,对核电站乏池常用的304不锈钢材料进行了水下焊接工艺试验,结果表明:水下焊接焊缝的成形良好,水下焊缝的宏观形貌、截面形貌和金相组织与空气环境成形焊缝无显著差异。

密封装置低气压激光焊工艺技术研究

通过对某型航空发动机密封点火装置起鼓现象的分析研究,制订了低气压氩气气氛激光焊的密封焊接方案。采用51.73 kPa压力下的氩气气氛激光焊,焊缝表面成形良好,焊缝内无气孔、裂纹等内部缺陷。激光焊焊缝不完全重结晶区范围比氩弧焊焊缝的窄34%,能够有效提升端接焊缝抗剪强度6%,满足产品连接强度要求。通过仿真分析及试验验证,在32.43~61.81 kPa氩气压力范围内进行低气压激光密封焊接,能够使盖表面的应力控制在196 MPa内,小于1Cr18Ni9Ti不锈钢的屈服强度,盖在极限环境下的形变均为弹性形变。通过对比仿真结果与试验结果,盖的仿真形变量与实测形变量基本吻合,低气压密封焊接工艺对产品使用过程中的形变有预防效果。

一种激光切割分拣装置控制系统的设计

激光切割机逐渐向高柔性、高度自动化方向发展,与其配套的自动化设备也越来越多。设计了一种激光切割分拣装置的控制系统,同时详细阐述了其结构、工作原理。经过在客户现场的长期运行,验证了该装置可以实现激光切割无人化生产,提高加工效率。

激光技术前沿笔谈:从阿秒到纳秒--跨越时间尺度的脉冲激光的产生、发展及在大科学装置中的应用

2023年10月27日第十九届北京激光技术前沿论坛在北京工业大学知新园学术报告厅隆重开幕,本次学术论坛由北京光学学会与中国光学光电子行业协会、中国光学学会激光加工专业委员会、固体激光技术重点实验室、北京工业大学科协、北京工业大学理学部联合主办,旨在把握激光技术发展前沿和热点、共享研究成果,促进我国激光光电子技术的科技创新与合作,为与会者搭建高水平交流平台。本刊从论坛选取了北京工业大学黄婷研究员、中国科学院空天信息创新研究院李捷研究员、中国电子科技集团公司第十一研究所眭晓林研究员的分享报告整理为笔谈,以飨读者。

激光选区熔化设备定量上送粉装置的设计与研究

针对上送粉存在的卡粉、漏粉、送粉不均匀等问题,设计了一种激光选区熔化设备定量上送粉装置,介绍了该装置的组成和工作原理,优化设计了转辊送粉和搅粉结构,并对送粉量进行了实验测定。结果表明,该装置送粉稳定性好,其送粉波动值均在5%以内,能满足激光选区熔化(selective laser melting, SLM)设备的设计要求,已成功应用于实际制造中。

基于激光SLAM的矿用巡检装置控制系统设计

为了实现煤矿井下综采工作面的无人化开采,代替工作人员监测危险的开采环境,设计了一款基于激光SLAM的矿用巡检装置控制系统。针对低功耗、并行处理快速等需求,选择NVIDIA Jetson AGX作为主控模块,并采用WiFi和LoRa双通信方式以满足不同的数据传输需求;驱动系统核心采用STM32F103C8T6微控制器,通过接收主控模块指令驱动直流无刷电机;算法采用非极大值抑制精细化特征提取,以实现局部最大搜索,从而更精准地定位和识别目标。在室内实验室场景与煤矿井下综采工作面2种不同的实验环境中对巡检装置控制系统的建图清晰度、精确定位和标靶识别效果进行了样机测试。试验结果表明,设计的建图效果在特征提取等算法方面表现出色,具有较高的定位精度,满足了实际应用需求。

分布式激光甲烷监控装置的设计与研究

针对能源企业催化燃烧甲烷传感器存在稳定性差、自校准性能差和易受杂质干扰等问题,在工作面安装了一套结合可调制激光吸收光谱的分布式激光甲烷监控设备。通过在井下的测试,结果表明,除井下标定数据的最大测量值为0.97%外,甲烷传感器在工作后,其他测量值为0。优化后的激光甲烷传监控设备运作稳定,零点未出现漂移现象。

基于激光切割装置的结构设计与控制系统研究

随着光纤激光应用的成熟和普及,在汽车制造、船舶、医疗和航空航天等方面得到广泛地应用。为了降低模具冲压汽车热成型件带来的模具磨损和制造成本,更加有利于光纤激光切割机的应用,提出了一种以PLC作为控制核心双工位旋转式激光切割装置。利用三维软件SolidWorks对双工位旋转式激光切割装置进行了结构设计,并对核心零部件的力学性能进行有限元仿真分析以及优化分析,与此同时,对激光切割装置的系统控制进行设计,满足光纤激光切割机对切割装置的基本要求。研究结果表明:激光切割装置的核心零部件的最大应力和最大位移量均小于设计的要求,控制系统实现工作台的最小交换周期为3s,控制的位置精度也在0.5mm,有效验证了该装置的结构设计与控制系统均符合实际的切割需求,有效地提高了切割装置的稳定性和安全性,达到光纤激光切割汽车热成型件的目的。

激光雷达便携装置的机动场所安防应用

如何实现机动场所周界安防系统警戒的快速布防,一直是行业难点。常用的安防技术手段以振动光纤、电子围栏、泄露电缆为主,存在布线复杂、施工难度大、机动性不足等问题。基于此,详细介绍激光雷达便携装置的工作原理、系统组成、主要功能、安装调试及使用场景等。

铝电解电容器阳极箔表面阵列微孔的激光打孔装置

伴随着电子技术的兴起与发展,电子器件的装配密度和集成性进一步提高,同时这也对铝电解电容器的性能提出了新的要求。传统工艺多采用电化学腐蚀进行制备,无法对隧道孔的大小、深度分布等进行控制。相比之下,激光照蚀则可得到孔的大小、深度均匀的铝箔。铝电解电容器激光打孔装置实现了自动化加工电解电容多孔铝箔,节约了大量的人力物力资源,使多孔铝箔向着更加高效化和智能化的方向前进。详细介绍了运用激光打孔装置制造阳极箔的优点以及激光打孔装置的整体、各部分构造和工作原理,结合国内外的同类课题研究情况,为后续的阳极箔生产提供依据。

角度调节激光红外线发射装置在沟槽开挖中的应用

主要论述了在排水工程中,沟槽开挖采用的一种角度调节激光红外线发射装置控制沟槽标高、中线、宽度的施工技术,该装置的投入使用省去了沟槽开挖过程中开挖断面中线坐标的计算和测量放样,简化了沟槽开挖过程中槽底标高的测量和计算,能快速得到沟槽超欠挖数据,用于指挥挖掘机对沟槽底标高和宽度的控制,提高工作效率,减少人员投入,节约成本。

自制激光全反射传声实验装置

根据光的全发射原理,自制激光全反射传声实验装置。将声音信号首先转换成电信号加持到光纤激光器的光信号上进行传输,然后经过自制“光纤”全反射后射向太阳能发电板,再将光信号转换为变化的电流,经过扬声器还原成声音,实现远程传输。该教具能激发学生学习兴趣,突破教学难点。

基于物联网激光测距预警装置在井下机车上的应用

以某煤矿井下机车为研究对象,基于物联网技术从硬件和软件两方面建立激光测距预警装置,并将该系统应用在某煤矿井下机车调度系统中后进行测验,对实际应用效果进行分析。实践表明,该预警装置各项指标都可以满足煤矿安全生产的要求。

一种激光摇摆式智能防外力破坏装置的结构设计

设计了一种激光摇摆式智能防外力破坏装置,该装置能够及时发现周围环境的异常状况,并针对异常状况开启激光器;可以多角度在天空中呈现出警示标语,并通过喇叭向周围播放警告语音,最终达到使待驱赶对象离开的目的。可见,该装置对配网线路的电力线路供电具有一定的应用价值。