叶片激光冲击强化处理质量检测技术研究

提出了一种叶片激光冲击处理质量检测的新方法：选择叶片固有频率变化值作为实时检测叶片冲击处理质量的表征参数之一,进行了叶片激光冲击试验以及激光冲击后的残余应力检测试验,得到了利用叶片固有频率变化值进行质量判定的标准.     

光电探测器的激光损伤阈值的测量及测量误差分析

探讨了光电探测器的激光损伤的判别,并对光电探测器的激光损伤阈值的测量设计了相应的实验测量方案,采用该实验方案测量光电探测器的激光损伤阈值,其准确性将大大提高,同时定性分析了激光损伤阈值测量误差产生的原因。     

808nm激光对可见光面阵CCD的干扰损伤研究

介绍了CCD光电探测器工作的基本原理及激光对CCD的干扰损伤机理.用波长为808nm的连续激光辐照CCD器件,实验中由图像采集卡采集得到相机的视频输出,同时用示波器检测CCD输出信号和垂直输出时钟信号,首次得到了808nm激光致使该种器件产生的热熔融阈值、光学击穿阈值、直接破坏阈值和致使整个器件失效的激光能量网值等有关结果.     

激光冲击LY2铝合金的薄膜性能

脉冲激光冲击LY2铝合金,在试样表面形成约1.7mm的薄膜,研究了薄膜与基体接合处横截面的微观形貌以及激光冲击搭接率和激光冲击次数对薄膜层残余应力的影响。研究结果表明:激光冲击的光斑搭接率对试样横截面的残余应力影响显著;在薄膜层最大残余应力存在于试样的表层或者近表层,深度方向的残余应力值和残余压应力值变化率均与表层深度成反比;多次冲击能够获得较大的残余应力值,但对于激光冲击LY2铝合金薄膜深度影响较小。     

1.06μm连续激光对InSb、Si、Ge、Ni、Cu材料热损伤数值分析

针对波长1.06μm连续激光辐照InSb、Si、Ge、Ni、Cu材料的热损伤问题,开展了理论和数值模拟研究.考虑了材料的热物性参数随温度变化情况,建立了激光辐照下的二维轴对称温升模型;利用COMSOL软件分别模拟了5种材料的温升和熔融损伤阈值,比较分析了不同光强分布激光的热损伤效果.研究结果表明:相同辐照条件的激光引起5种材料的温升及损伤阈值差异,主要是由于不同材料的热物性参数和吸收系数的差异造成的,并且InSb材料相比另外4种材料的温升较高,较易发生熔融损伤;相同能量的激光辐照同一材料时,均匀分布激光引起的温升相比高斯分布的较高;相同的辐照时间,高斯分布激光的熔融损伤阈值高于均匀分布;相同的激光功率密度,均匀分布激光相比高斯分布激光最先到达熔融损伤;随着辐照时间的延长,两种光强分布激光达到熔融损伤的激光功率密度均趋于稳定.     

激光参量对自脉冲阈值的影响

对含有可饱和吸收体的Ｂ类激光系统的自脉冲不稳定性的阈值行为进行了研究，并训各种激光参量对其阈值的影响进行了数值计算。结果表明，腔内光子损耗率和原子纵向弛豫率对泵浦阈值的影响是很有显著的。     

激光预辐照提高ZrO_2薄膜损伤阈值的研究

为了探究激光预辐照的工艺参数对提高光学薄膜抗激光损伤性能的影响,在1064nm的Nd∶YAG激光器组成的薄膜阈值测试平台上,对电子束热蒸发镀制的ZrO2单层薄膜进行了小光斑扫描的激光预处理.研究了不同能量阶单次扫描、单一能量阶多次扫描及不同能量阶多次扫描的激光预辐照对薄膜损伤阈值的提高效果.结果表明：不同能量阶单次扫描中,提高阈值效果最好的是采用原始样片损伤阈值的39%的能量扫描,可提高阈值13%;采用39%的阈值能量阶进行了多次预辐照实验,扫描3次效果最好,阈值提高了56%;在能量递增的多次预辐照实验中,递增能量多次预辐照与单一能量阶多次预辐照的预处理效果相似.     

光斑直径对激光冲击强化铝合金腐蚀性能的影响

为研究不同光斑直径对激光冲击强化6061-T6铝合金电化学腐蚀性能的影响,测量了表面粗糙度和残余应力,进行了截面金相和电化学腐蚀实验.结果表明:激光冲击强化使材料的表层晶粒细化、表面粗糙度增大且产生残余压应力.未冲击试样、2 mm和3 mm光斑直径激光冲击试样的腐蚀电流密度分别为:154.5 μA/cm2、14.70 μA/cm2和11.17 nA/cm2,激光冲击强化有效地提高了材料的耐腐蚀性能.2mm光斑直径激光冲击试样相比于3mm光斑直径激光冲击试样拥有较差的表面形貌,其耐腐蚀性能较差.     

印刷专业光学课程内容的补充与调整

本文以杨氏干涉与全息印刷,光的衍射与图像信息处理,液晶与液晶印刷,激光与激光印刷为例,结合印刷专业特点,有针对性地对光学课程内容作了一些补充和调整,在实践中取得了较好的效果。     

Nd:YAG激光和CO2激光熔敷性能比较研究

从Maxwell方程和Hagen-Ruben公式出发,计算了Nd：YAG激光(波长为1．06μm)和CO2激光(波长为10．6μm)在金属中的吸收率和穿透深度,并做了Nd：YAG激光与CO2激光的熔敷试验比较．结果表明：Nd：YAG激光在金属中吸收率约为CO2激光的3倍,更适于激光熔敷;CO2激光在金属中穿透力约为Nd：YAG激光的3倍,更适于激光相变淬火．     

脉冲串毫秒激光对单晶硅的热损伤

单晶硅广泛应用于光电系统领域,在激光作用下易于造成热损伤,其性能将发生显著变化。针对高精激光武器和激光精细加工产业的迫切需求,本文研究脉冲串毫秒激光作用单晶硅的热损伤问题,分析激光能量密度、脉冲个数等与热损伤的重要特性参数温度的关系,探索损伤规律和机理。从仿真和实验两方面对脉冲串毫秒激光对单晶硅的热损伤进行研究。基于热传导方程建立毫秒脉冲激光辐照单晶硅的热损伤模型,利用有限元、有限差分方法求解脉冲串毫秒激光作用单晶硅的温度场,模型中引入等效比热容的方法处理熔融和汽化后的相变问题,实现了对模型温升的修正。构建毫秒脉冲激光损伤单晶硅的温度测量系统,利用高精度点温仪对脉冲时间内的激光辐照中心点温度进行实时测量。研究结果表明,脉冲串激光作用单晶硅靶材时,激光辐照中心点及径向、轴向位置具有温度累积效应,径向温升范围远大于轴向;随激光能量密度增加,温度累积效应显著;随着脉冲个数的增加,单晶硅靶材熔融固化时间和从熔点降至常温的时间加长;激光脉冲个数增加90个时,单晶硅热损伤阈值下降到单脉冲损伤阈值的73.8%;当脉冲个数增加后,单晶硅损伤面积增大。实验与仿真研究结果对比可以看出,两方面研究结果的规律基本一致,仿真模型可以合理的描述毫秒脉冲激光损伤单晶硅的过程。     

半导体可饱和吸收反射镜的损伤机制研究

随着超快激光器向高功率、高脉冲能量发展,半导体可饱和吸收反射镜（SESAM）的损伤机制和高阈值SESAM的研究必不可少,本文用热像仪对高功率超快激光器中工作的SESAM进行热成像,得出不同腔型、不同功率超快激光器中工作的SESAM的热成像图。用平均功率约为83W,单脉冲能量约为24μJ,重复频率为3.4MHz的高功率超快激光器发出的激光脉冲作用于SESAM时,观察到了SESAM表面的热损伤,并用干涉测量法对其表面进行面形分析。     

高重频皮秒脉冲激光对多晶硅的损伤特性研究

为研究高重频皮秒脉冲激光对多晶硅的损伤特性,用不同重复频率的皮秒脉冲激光辐照多晶硅,用扫描电子显微镜对激光辐照后多晶硅的损伤形貌进行检测。探究了高重频皮秒脉冲激光与多晶硅相互作用的机理,得到了不同辐照时间和重频的皮秒激光对多晶硅的损伤规律。研究表明:多晶硅的损伤阈值随着皮秒激光重频的增加逐渐降低,当激光重频大于5k Hz时,多晶硅的损伤阈值达到一个"饱和"值,损伤阈值几乎不再随着重频的增加而发生变化。研究结果对低脉冲能量高重复频率激光加工具有借鉴意义。     

红外激光作用下SiH_4击穿过程的研究

测量了在脉冲ＴＥＡＣＯ２激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿阈值与激光能量、激光频率的关系。通过研究ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程，建立了击穿过程的物理模型，结果表明在强ＴＥＡＣＯ２红外激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程为有共振吸收的光学击穿过程。     

长脉冲激光辐照硅材料热应力的数值模拟

采用matlab数值模拟了长脉冲激光辐照硅材料的热应力分布,模拟了材料的径向与环向热应力,分析了激光参数与辐照时间对热应力的影响。结果表明：在材料损伤过程中环向应力起主要作用,材料所受到的应力随时间的增加而增大,激光功率密度越大,材料的损伤阈值越小,越容易发生破坏。     

紫外反射镜的研制

随着紫外大功率准分子激光器的发展,金属反射镜已不能满足要求,所以必须研制低损耗的全介质反射镜。本文描述了波长350nm(XeF)、308nm(XeCl)、248nm(KrF)和193nm(ArF)四种准分子激光反射镜的制备技术,其反射率分别达到99.7％、99.5％ 、98％和96％。在波长308nm,反射镜的激光破坏阈值达8J/cm~2以上。