基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置

CO2激光器输出功率的稳定性和调节能力较差,在激光功率校准中严重影响校准结果的重复性和校准功率范围.通过分光取样监测系统对CO2激光功率进行实时监测,可改善校准的重复性.但对于波长为10.6 μm的激光,常用的ZnSe镜片的监测比很不稳定,导致监测比的波动幅度过大.本文基于斩光原理,研制了斩光取样与衰减系统,衰减范围达到0.2％～50％.通过控制单元的优化设计,避免了同一束光路中两套斩光组件的相互干扰.对校准装置的监测比进行了测试,斩光取样系统的监测比不稳定度达到1.1％以内,显著优于CO2激光功率的不稳定度(约5％)和ZnSe镜片的监测比不稳定度(8.6％).利用该装置进行了CO2激光功率校准测试,被测功率计修正因子的重复性(k=1)从无监测条件下的1.09％变为0.62％.本文提出的斩光取样与衰减系统,在CO2激光功率校准中提高了校准结果的重复性,增大了功率调节范围.     

基于斩光取样与衰减技术的CO_2激光功率校准装置

CO_2激光器输出功率的稳定性和调节能力较差,在激光功率校准中严重影响校准结果的重复性和校准功率范围。通过分光取样监测系统对CO_2激光功率进行实时监测,可改善校准的重复性。但对于波长为10.6μm的激光,常用的ZnSe镜片的监测比很不稳定,导致监测比的波动幅度过大。本文基于斩光原理,研制了斩光取样与衰减系统,衰减范围达到0.2%～50%。通过控制单元的优化设计,避免了同一束光路中两套斩光组件的相互干扰。对校准装置的监测比进行了测试,斩光取样系统的监测比不稳定度达到1.1%以内,显著优于CO_2激光功率的不稳定度(约5%)和ZnSe镜片的监测比不稳定度(8.6%)。利用该装置进行了CO_2激光功率校准测试,被测功率计修正因子的重复性(k=1)从无监测条件下的1.09%变为0.62%。本文提出的斩光取样与衰减系统,在CO_2激光功率校准中提高了校准结果的重复性,增大了功率调节范围。     

基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究

响应非线性是热电型激光功率探测器的主要特性,表现为不同功率下探测器响应度的变化,对测量准确度具有重要影响。本文基于电校准方法,针对瓦级至百瓦级激光功率探测器的响应非线性测量技术展开研究。设计并建立了电校准装置,实现了不同功率下电校准响应度的自动测量。与常用的稳压或稳流模式不同,该装置具有稳功率输出模式,对于温度系数较大的电校准加热器可显著提高加载功率的稳定性。在研究中基于两种陶瓷加热器制备了2台电校准激光功率探测器,开展了电校准响应非线性测试。结果显示,对于具有较大温度系数的MCH陶瓷加热器,稳功率模式下加载功率不稳定度达到0.025%,远低于稳压模式下的2.0%。得益于较高的功率稳定性和测量过程的自动化,0.49～189 W功率范围电校准响应度的测量不确定度优于0.10%,提高了电校准响应非线性测量的准确度。     

高精度激光束功率稳定器的研究

本分析了影响激光功率稳定性的因素，研究了利用电光调制器和光反馈方法稳定激光束功率的原理。提出了一种新型的非线性反馈控制方法。该方法具有稳定速度快、稳定性高、激光功率损失小等优点，实验测得１小时激光功率的稳定性达到６＊１０＾－５。经这种方法稳定后的激光束可作为与低温绝对辐射计联用的高精度光源。     

10 kW电校准激光功率计吸收体的设计与抗损伤性能研究

激光功率的绝对测量主要采用电校准激光功率测量系统,将激光功率溯源至电压和标准电阻基准,实现量值复现。对于万瓦级高功率激光的绝对测量,吸收体的抗损伤性能是测量系统的关键。针对10 kW电校准激光功率计吸收体的设计与抗损伤性能展开研究,基于反射锥体扩束结构和水冷散热方式,实现了抗损伤激光吸收腔体的设计与研制。采用数值传热分析手段,对不同激光功率、光斑尺寸和冷却水流量下吸收体的传热特征进行了研究。结果显示,吸收体内壁激光吸收面的温升得到较好控制,吸收体的功率测量上限达到15 kW,主要受限于水冷通道表面温升引起的冷却水汽化。数值分析结果对于抗损伤性能的明确、测量系统参数的设定和吸收体结构的优化具有重要的参考价值。在高功率激光下对由该吸收体组成的电校准测量系统开展了实验测试,最高测量功率达到14.3 kW,不同功率下的测量数据保持稳定,吸收体未发生损伤。     

光场偏振态对布朗运动扩散系数的影响

基于差分动态显微技术,实验研究偏振光对颗粒布朗运动扩散系数的影响。实验结果表明,在弱聚焦条件下,布朗粒子在激光照射下的扩散系数比仅在白光照射下的扩散系数要小;在相同激光功率时,圆偏振光照射下颗粒扩散系数比线偏振光时的要小;随着入射激光功率的增大,线偏振光照射下的扩散系数表现出振荡的现象,而圆偏振光入射时,布朗运动扩散系数随功率的增大而减小。     

采用液晶光阀的氦氖激光准直控制

激光光束的漂移,功率稳定性和激光光斑的强度分布对称性是影响准直精度的主要参数。通过分析液晶光阀的特性,提出了一种智能型光束准直控制方法,可同时控制激光功率的稳定性和光斑的强度分布对称性。利用热平衡技术,设计了一套温度实时反馈控制的准直装置。实验结果证实了该方法的可行性和有效性。     

LaCaMnO3薄膜LITV信号脉冲宽度研究

基于激光感生热电电压(LITV)信号脉冲宽度对LaCaMnO3薄膜激光功率／能量计的精确度和稳定性有很大的影响,文章在实验的基础上对LITV信号脉冲宽度与薄膜厚度的关系进行了研究。     

基于积分球反射法的面辐射源发射率分布测量研究

发射率分布测量是评价大口径辐射源辐射均匀性的重要基础，但目前针对相关参数的研究较为匮乏。基于全半球激光积分反射方案，设计搭建了基于积分球反射法的红外辐射源发射率分布特征测量系统；开展了测量系统的性能研究，评价了激光光源子系统的稳定性，并在3 W的激光器功率下开展了面辐射源发射率分布特征测量实验。结果表明：建立的测量系统的稳定性良好，以标准金板表面为研究对象，多次测量结果的重复性为0.30%;开展了碳基面辐射源发射率分布实验测量，获得面辐射源发射率的分布云图，发射率的均匀性为98.1%。     

一种改进的相机灵敏度测试系统

空间激光通信系统以激光为载体进行数据传输,由于大气信道干扰、剧烈平台扰动、强烈大气附面层等不利影响,使得捕获探测器接收到的光斑信号非常微弱,影响通信链路的建立,对捕获探测器的灵敏度测量有助于分析和评价捕获链路建立的最远距离。在充分分析捕获链路功率的基础上搭建实验系统,用扫描振镜及CCD相机完成对其灵敏度测试实验。实验表明:当曝光时间为2 ms和0.2 ms时,相机的探测能力分别为-80.83 d Bm和-72.43 d Bm。在极限探测灵敏度下,选用高斯拟合算法进行激光光斑中心的定位计算,结果表明该算法定位精度可达0.01pixel,并且具有良好的稳定性。     

基于响应面遗传算法的低碳钢激光切割工艺分析及参数优化

为了研究光纤激光加工工艺对Q235低碳钢板切割质量的影响,采用1000 W光纤激光切割机对3 mm厚低碳钢板切割质量影响规律进行了研究.设计了Box-Behnken实验,使用粗糙度仪和高精度电子秤完成了切面粗糙度和试样挂渣量的测量,研究了在氧气熔化切割方式下激光功率、切割速度、激光频率、激光占空比和辅助气体压力等工艺参...     

测量冲击压缩下靶板表面漫反射率的光电系统

本文给出了一种实验研究冲击压缩下靶板表面漫反射率的光电技术 ,该技术使用激光作为外光源照射随机粗糙的靶板表面 ,同时测量不同立体张角的漫反射激光功率 ,进而得到表面反射率。测量系统中 ,用偏振分束器将激光与热辐射进行偏振分离 ,再将两束振动方向相互垂直的偏振光相减 ,完全消除了热辐射对信号的影响。已用该技术实验研究了钨靶在冲击压缩下的表面反射率 ,获得了较好的实验结果。文中对实验结果进行了简单的分析     

复合板基层厚度对激光焊接头腐蚀性能的影响

目的通过探索基层金属厚度对复合板激光穿透焊接的影响规律,分析其影响度与焊接速度、激光功率的差别,为双金属复合材料激光穿透焊接提供更多的技术支撑。方法以焊接速度、激光功率和基层金属厚度为变量,设计了三因素三水平的正交实验,对X65/DSS2205层状双金属复合材料进行激光穿透焊接实验,对不同焊接条件下接头的显微组织进行观察分析,采用EDS面扫方法对焊缝复层区进行成分扫描,测量接头复层侧动电位极化曲线,并比较了基层金属厚度的影响度较焊接速度与激光功率的大小。结果双金属复合板激光穿透焊接接头显微组织在厚度方向存在明显的分层;基层金属厚度为1.2 mm时,复层贵金属元素保留量最大;随着基层金属厚度的减小,接头综合耐腐蚀性能提高;基层金属厚度对接头耐腐蚀性能的影响小于焊接速度和激光功率2个变量;焊接速度为2.5 m/min,激光功率为3500 W,基层金属厚度为0.8 mm时,接头耐腐蚀性能最优。结论基层金属厚度对于复合板激光穿透焊接接头的焊缝复层元素含量、以及接头复层一侧耐腐蚀性能都有较为明显的影响,但相比于焊接速度与激光功率,其影响度相对较小,因此在进行复合板激光穿透焊接时,在选定基层金属厚度后,仍要对焊接速度和激光功率进行优化工艺设计。     

激光工艺参数对7050铝合金Al/Ti熔覆温度场影响规律的模拟

针对7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,建立了三维瞬态温度场有限元仿真模型。通过单因素仿真试验,获得了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度和光斑直径)对温度场的影响规律,并初步确定了各激光工艺参数的合理范围:激光功率1300~1600W,激光扫描速度90~300mm/min,光斑直径1.5~2.6mm。通过两组正交试验仿真,以基材区域熔池面积为评价指标,利用极差分析,得到各激光工艺参数在不同变化条件下,对基材区域熔池面积影响程度的大小顺序,讨论了采用激光比能表征激光工艺参数对熔覆层质量影响的局限性。通过工艺实验表明,仿真模型与实验结果较为吻合,验证了仿真模型的可靠性与准确性。     

测量激光功率的一种新方法——平衡补偿法

电校准辐射接收器由于稳定性好、准确可靠,加上适当量程的指示器,可对激光束功率进行精密测量,1978年我国已将此形式接收器配以专用测量装置,组成了工作标准激光小功率计,开展对各级激光小功率计的检定。但     

激光热处理中实际光束热作用的快速分析

介绍任意给定光束非熔凝激光热处理温度场的快速计算方法及实验证明，理论上讨论激光功率密度分布监测的必要性。     

激光位移传感器实时测量超声波振幅和频率的试验研究

超声波振动技术已经广泛应用于各类生产加工行业.但是,目前为止有关超声波振动实时监测方面的研究鲜有报道.本文提出了一种可行的实验方法对超声振动进行实时监测.超声波的振动由超声波发生器及其传递装置产生;通过使用世界领先的超高速、高精度电容耦合装置激光位移传感器对超声波振动进行实时跟踪和测量;所测振动数据由计算机存储并且开发了一系列Matlab程序进而从原始数据中滤除噪声对超声波振动数据的干扰.结果显示:通过这一实验方法能够对超声波振动频率和周期进行精确评估,尤其是能够对超声波振幅进行精确测量,其测量精度可达到±0.1μm.超声波功率对超声波振幅的影响也可以通过这一实验方法显著呈现.     

基于混合采样方法的交流功率转换器

提出了一种混合采样的交流功率转换器 ,叙述了该种采样功率测量的原理 ,推导了功率测量的算法和功率测量误差。通过计算机仿真 ,分析了量化误差对混合采样功率测量方法的影响。最后给出了采用 12 bitA D和D A转换器、频率范围为 4 5～ 6 5Hz时的功率测量实验数据 ,结果表明 :混合采样功率转换器的准确度为 3× 10 - 4,比数字采样方法的测量误差有明显的改善     

基于激光扫描法的光阑有效面积计量技术研究

光阑作为限制光束通光面积的常用器件,在光学与光辐射测量中具有广泛的应用。如何准确地测量光阑面积,世界各国计量机构进行了大量的研究。本文首先介绍了激光二维扫描方法,建立了光阑有效通光面积的测量装置,利用此装置测量了一个直径为8 mm的光阑的有效通光面积。本文对有效面积测量的各项不确定度分量进行了分析,包括激光功率稳定性、光阑边缘附近的信号波动,以及积分球散斑和内壁均匀性等。实验表明光阑有效面积测量结果的相对扩展不确定度达到1.8×10-4(k=2)。     

激光功率对激光-电弧复合横焊焊缝成形的影响

以10CrNiMoV钢为对象,借助焊缝成形参数评价激光-电弧复合横焊焊缝的成形特征,研究了激光功率对激光-电弧复合横焊焊缝成形的影响规律。结果表明,激光能显著增强焊接电弧稳定性;随着激光功率的增加,熔池液态金属的下淌程度呈现先降低、后激增的变化趋势。