激光辐射波长和脉冲寿命对碲化镉熔化阈值的影响（英文）

碲化镉的相对分子量为240,密度为5.885 g/cm³,熔点为1 092℃。碲化镉是一种Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料,属于直接带隙型,带隙宽度为1.56 eV。碲化镉是制造X射线、伽马射线和红外线探测器的基本材料。对碲化镉的特别关注主要是由于其大原子数和大的光电吸收截面。在基于CdTe的伽马辐射势垒探测器结构中,其表面的处理方法之一是纳秒激光照射,在某些情况下,纳秒激光照射可以在触点(Ag、In、Au)和势垒形成的技术处理阶段优化所需的表面参数。另一种方法是在脉冲激光照射下在碲化镉表面形成有序的纳米结构。对基于半导体及其结构的脉冲激光器,可根据其不同的脉冲持续时间τ_p和辐射波长λ将其分类。例如,红宝石激光器(λ=694 nm)、钕激光器(一次谐波1 064 nm和两次谐波532 nm)、准分子KrF激光器(248 nm)和XeF激光器(351 nm)等,其脉冲持续时间分别为7、20、80、120 ns。这些激光器常被应用于表面修饰等领域。因此,往往有必要事先知道或至少估计在脉冲激光辐射下碲化镉表面的熔化温度和阈值,这取决于激光脉冲持续时间τ<...     

激光表面改性钛合金的摩擦磨损性能研究

目的 研究皮秒激光表面处理对Ti-13Nb-13Zr β钛合金表面形貌以及硬度和摩擦磨损性能的影响规律。方法 采用皮秒激光对β钛合金进行表面改性,利用扫描电镜观察皮秒激光加工后样品的表面形貌,并对基体和皮秒激光加工后的样品进行摩擦磨损对比试验。结果 当皮秒激光扫描速度为50 mm/s、激光功率分别为0.5 W和5 W时,在β钛合金表面生成了周期为500 nm和830 nm的纳米条纹结构,β钛合金基体的平均摩擦因数为0.70,经皮秒激光加工后样品的平均摩擦因数为0.26,比β钛合金基体的下降了62.8%。β钛合金基体的摩擦磨损失重为0.003 2 g,磨损率为1.01×10^-6,皮秒激光加工后样品的摩擦磨损失重为0.001 3 g,磨损率为4.10×10^-7。结论 在β钛合金皮秒激光表面改性过程中,当激光能量相同时,低扫描速度使激光热量可以长时间聚集和扩散,当扫描速度相同时,高激光能量对材料表面烧蚀的程度较大。在样品表面制备出了周期性纳米条纹结构,与基材相比,周期性纳米条纹结构与摩擦球的接触面积明显减小,同时犁沟效应有所降低,样品表面摩擦磨损性...     

高模量碳纤维增强树脂基复合材料的皮秒激光加工阈值特性

对聚丙烯腈基高模量碳纤维/改性氰酸酯树脂复合材料(M55/BS-4)和一种沥青基高导热碳纤维/树脂基复合材料(K600/5418)的皮秒激光加工阈值和形貌特性进行了研究。通过面积外延法测定并比较了这两种碳纤维复合材料的近红外皮秒激光加工阈值及其阈值孵化效应,并预测了两种复合材料的单脉冲阈值;分析了入射能量通量(0.7~25 J/cm2)及光束扫描速度(0.2~5 m/s)对切口质量的影响规律。结果表明,碳纤维热导率的巨大差异导致不同碳纤维复合材料的加工阈值及形貌存在明显定量差距。使用可获得的最高扫描速度(5 m/s)和3.2倍(~8 J/cm2)单脉冲阈值的加工参数,可使材料的碳纤维和树脂几乎协同去除,加工形貌上表现为切缝入口宽度均匀、切割边缘整齐。使用更高扫描速度并配以合适的加工能量有望进一步提高加工质量。      

Ti-Al共掺杂Si薄膜的光电性能增强机理研究

Ti超掺杂Si(Si:Ti)薄膜是通过脉冲激光的非平衡作用，在Si中掺入超固溶度3个数量级以上的高浓度Ti杂质形成。它摆脱了Si禁带宽度的限制，具有优异的亚带隙近红外(λ=1 100～2 500 nm)光吸收性能。通过真空电子束蒸发结合紫外纳秒激光熔融的方式，制备了Ti-Al共掺杂Si(Si:(Ti-Al))薄膜，以进一步提高薄膜的亚带隙近红外光吸收性能，更好地满足近红外器件的需求。研究结果表明，Si:(Ti-Al)薄膜的薄层电阻，由本征单晶Si衬底的10⁴Ω/square量级降低至10²Ω/square量级，与Si:Ti薄膜一致。但是，Si:(Ti-Al)薄膜在亚带隙近红外波段的吸光度，较本征单晶Si衬底平均提高了7倍，最大提高了一个数量级(λ=1 800 nm处);较Si:Ti薄膜平均提高了33%,最大提高了57.2%(λ=1 200 nm处)。表面形貌分析表明，Si:(Ti-Al)薄膜的二次激光加工降低了表面光反射。薄膜成分分析表明，Si:(Ti-Al)薄膜中存在TiSi₂和AlTi。TiSi₂     

Kevlar纤维增强复合材料激光-铣削组合加工试验及可行性分析

Kevlar增强复合材料(Kevlar fiber-reinforced plastic,KFRP)在武器装甲防护领域受到了强烈的关注和广泛的应用。在机械加工中极易产生拉毛、难以排屑、刀具磨损严重等问题,在激光加工中依然存在诸多难点。为同时规避KFRP机械加工缺陷和激光加工的短板问题,本文提出KFRP激光-铣削组合加工,分析KFRP激光-铣削组合加工工艺的可行性。试验表明,KFRP激光加工中存在明显的纤维炭化区、树脂熔融区,其中,在树脂熔融区,纤维基本未受损。激光加工的最大切缝宽度在0.5 mm以下,深度不超过2 mm,激光加工工艺参数对切缝宽度a的影响相对较小,但对切缝深度h、纤维炭化区宽度A、树脂熔融区宽度A_m影响显著。激光-铣削组合加工中,切屑呈大块状和絮状,当纤维烧蚀不完全时,容易出现抽丝现象。KFRP激光-铣削组合加工,不仅能有效的避免纤维拉毛现象,还能大幅度降低切削力和切削温度,从而提高加工质量,降低加工难度。      

亚纳秒脉冲泵浦机制超短脉冲和超连续谱的产生

本文仿真研究了亚纳秒脉冲泵浦机制超短脉冲的产生和超连续谱的形成。首先,简要介绍了激光在非线性介质传输所满足的广义非线性薛定谔方程;然后,研究了分步傅里叶法时域步长的选取和空间步长高精度自适应变化的实现;最后,逐渐增加入射脉冲的峰值功率,仿真了超连续谱的形成。结果表明:亚皮秒量级的超短脉冲可以由亚纳秒脉冲经过调制不稳定性分裂产生,而与超短脉冲有关的高阶非线性效应(包括自陡效应、脉冲内拉曼散射效应、高阶孤子分解)最终导致了30 dB带宽从481 nm一直延伸到1 750 nm超连续谱的形成。     

缝宽测量装置的一种改进

一、宽测量装置的原理缝宽测量装置的原理是 :波长为λ的单色激光 ,照射到宽为Ｗ、长为Ｌ的狭缝时 (Ｌ >Ｗ >λ) ,在距狭缝距离为Ｒ的观察屏上 ,将形成衍射条纹 ,参见图 1,其光强分布为Ｉ =Ｉ0 ·ｓｉｎ2 Ｂ/Ｂ2 ,其中Ｂ =(π·Ｗ /λ)·ｓｉｎθ。θ为衍射角 ,Ｉ0 为θ =0°时     

脉冲激光参数对单粒子翻转阈值能量的影响

分析了在激光模拟单粒子效应试验中激光波长、束斑大小、脉冲能量、脉冲宽度等脉冲激光参数对阈值能量的影响。其中,利用A．Douin理论预测的单粒子翻转（SEU）激光阈值能量与作者的试验结果相吻合,同时,采用阈值LET等效原理对激光诱发单粒子翻转的脉冲阈值能量标定系数计算的结果表明：波长为1064nm的皮秒激光脉冲阈值能量等效重离子LET值与器件敏感体积的电荷收集深度无关。     

自变频激光晶体Nd3+:GdAl3(BO3)4的研究

采用熔盐法生长出尺寸为30mm的Nd3+:GdAl3(BO3)4优质晶体,进行了吸收光谱和荧光光谱的测定研究,计算得到晶体发射截面为σe1061.9=2.9×10-19cm2和σe1338mm=5.5×10-20cm2.采用染料激光器作为泵浦源,对晶体进行了自变频激光实验研究,在紫外可调谐(378-382nm)、绿光531nm、蓝光(436-443nm)、红光(669nm)和红外可调谐(1305-1365nm)波段实现了激光输出,输出的最大功率分别为:105μJ/脉冲、119.5μJ/脉冲、445μJ/脉冲、19μJ/脉冲和31μJ/脉冲.     

响应面分析法优化不锈钢激光切割工艺参数

为了获得良好的不锈钢激光切割质量,确定合理的切割工艺参数,本文以3 mm厚304不锈钢为研究对象,采用响应面法进行试验方案的设计和分析,利用超景深显微镜进行了试样表面切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的测量,利用最小二乘法进行数据处理,研究了激光功率(X₁)、切割速度(X₂)、离焦量(X₃)以及辅助气体压力(X₄)对不锈钢切割表面切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的影响规律,并基于响应面法得到了3个响应目标的预测函数.实验结果表明:X₂=2.48 m/min,X₃=-1.05 mm,X₄=1 MPa时,随着激光功率的增加,切缝宽度不断增大;X₁=300 W, X₄=1.2 MPa时,随着切割速度的加快切缝宽度逐渐减小,随着离焦量的增大切缝宽度先减小后增大;X₁=300 W,X₃=0 mm,X₄=1.40 MPa时表面纹理的最大波峰值RZ随着激光功率、离焦量以及切割速度的增大先减小后增大。以切缝宽度最窄、表面纹理最大峰值最小、挂渣量最少为响应目标确定了3 mm厚304不锈钢激光切割的最佳工艺参数为X₁=365.86 W,X₂=2.75 m/min,X₃=0 mm,X₄=1.4 MPa。试验验证发现:切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的预测误差应分别控制在8.4%~12.7%、21%~24.9%、16.7%~19.5%。     

500 Hz ultraviolet dye laser with pulse energy 1.7 mJ and potential for PLIF imaging

ABSTRACT

This paper describes a high-pulse-energy frequency-doubled ultraviolet dye laser operating at a repetition rate of 500?Hz. The pump source is a laser-diode side-pumped Q-switched Nd:YAG laser with a pulse energy of 29?mJ at 532?nm. A master oscillator power amplifier is employed to amplify the output pulse of the dye laser to 8.1?mJ at 566?nm, and by frequency doubling with BBO crystal a pulse energy of 1.7?mJ at 283?nm is achieved with a pulse width of 8?ns. This is more than four times the largest reported pulse energies generated by other fixed-frequency dye lasers when operating at repetition rates of more than 1?kHz. The conversion efficiency and stability of dye laser are discussed, which show the potential for high-speed laser diagnostics in the fields of combustion and turbulent flow detection.     

准分子激光及其应用

本文概述了准分子激光的特点和近年来的发展，特别着重介绍了准分子激光在工业、医学和科学研究中的应用。     

Comparison of laser generation in thermally bonded and unbonded Er3+,Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4 microchip lasers

Pulse laser generation in several Er³⁺,Yb³⁺:glasses thermally bonded with Co²⁺:MgAl₂O₄ was achieved. Peak power in the range of 1.83–7.68 kW with pulse duration between 2.9 and 4.2 ns and energy up to 24 μJ was obtained. The output characteristics for different transmissions of the output couplers were investigated. To show the improvements gained by the thermal bonding procedure, a comparison of thermally bonded and unbonded samples was done in terms of generation efficiency, peak power, beam quality, generated spectra and pulse to pulse jitter.     

激光表面改性技术及其研究进展

激光表面改性技术是表面工程中的先进技术之一,其在先进制造与再制造领域的应用备受关注。本文概述了激光表面改性技术中的激光相变硬化、激光熔凝硬化、激光冲击硬化、激光合金化、激光熔覆等,介绍了以上几种激光表面改性技术的研究现状,最后对激光表面改性技术的发展与工程应用的前景进行了展望。     

金属粉末激光快速成形的工艺及材料成形性

对比了3类金属粉末激光快速成形工艺:选区激光烧结;选区激光重熔,或称选区激光熔覆;以及直接激光沉积,或称激光净成形.提出了其分类依据是金属粉末与激光的作用机制,以及由此导致的金属粉末激光成形机理.综述了上述3类激光快速成形工艺的成形原理、成形材料及工艺优劣,分析了"球化"效应、翘曲变形、以及裂纹等对金属粉末激光成形性的影响规律及相应解决措施.     

激光致损与辐照面直径间的关系

采用不同的样品,研究了致损激光的能量密度或功率密度与辐照面直径之间的关系,发现其间存在一个拐点。当辐照直径小于该点对应的值时,致损激光的能量或功率密度基本保持不变。文中对产生上述现象的原因进行了讨论     

Gas lasers

The important gas lasers which find wide applications in material processing are the CO₂ laser, the argon-ion laser and the excimer lasers. This paper briefly describes the basic concepts and the technology of these lasers.     

镁合金激光表面改性研究进展

综述了激光表面改性（激光表面重熔、激光表面合金化、激光表面熔敷、激光多层熔数）的研究与应用，最后提出了存在的问题和努力的方向。     

基于转镜的激光照明系统设计及实验研究

为了实现区域内快速运动微小目标的激光辅助照明,提出了利用转镜与点激光器组成扇形激光辅助照明系统的设计方案.详细论述了转镜面数、外接圆直径及转速与激光照明光幕的关系.给出了该激光照明系统下目标被照亮部分的平均激光功率密度与点激光光源功率、激光扫描速度、点激光发散角、相机曝光时间和目标与激光光源距离之间关系的计算公式.仿真...