基于PSD的微小角度动态测量研究

提出了一种新的测量系统对微小角度进行高精度的实时测量,并给出了系统的测量原理和设计。测量系统将位置敏感探测器(PSD)与计算机测量控制相结合,用光学的方法实现了在较高精度下对微小角度的动态测量,在±2 0’角度变化范围内可以达到0 .1’精度,可以广泛的应用在小角度的高速高精度测量中。     

脉冲YAG激光清洗轮胎模具的实验研究

为了获得激光清洗轮胎模具的工艺参量,采用自主研制的平均功率达250W的脉冲式YAG激光清洗设备开展了轮胎模具激光清洗实验研究。取得了不同激光参量对轮胎模具清洗效果的实验数据,并研究了激光峰值功率、能量密度等参量与轮胎模具清洗速度、清洗效果的关系。结果表明,清洗轮胎模具脉冲YAG激光比CO₂激光更高效;轮胎模具清洗的激光能量密度阈值约为250mJ/mm2,提高激光峰值功率和平均功率能提高清洗速度和清洁效果。此结果为激光清洗设备的研究提供了参考。     

关于检测抛物面反射镜质量的技术研究

为了对小尺寸抛物面反射镜进行质量检测, 采用平行光聚焦的方法测量焦距, 旋转被测反射镜的方法测量偏心角, 再结合图像处理的方法测量弥散斑大小, 并提出了一种减小测量误差的方法; 对这些测量方法进行了理论分析和实验验证, 得到了待测反射镜的焦距、偏心角和弥散斑大小。结果表明, 焦距的相对误差在0.1%以内, 偏心角误差在7%以内, 弥散斑大小小于0.2mm, 测量结果可靠。该方案设计为其它小口径的非球面的检测提供了很好的思路, 并且为减小测量误差、提高测量精度提供了很好的研究方法。     

高功率激光加工中光束的转换、聚焦和整合

介绍了一种能合理利用激光器连续工作能力的三工位光路转换装置;分析了透射聚焦和反射聚焦的优缺点及其应用领域,其中反射聚焦中分析了球面镜反射聚焦和离轴抛物面反射聚焦两种形式;最后简要介绍了能量均匀分布的线形光斑和矩形光斑的整合方式。     

宽幅高速激光打孔光学系统研究

为了实现对膏药等薄型材料的宽幅高速打孔以增加其透气性,提出了一种采用高功率连续CO2激光器在线打孔的实现方案,并从方案原理和光路设计上对其进行研究和实验分析。在采用连续激光输入的情况下,通过半透半反镜分光和多棱镜分光相结合的密集分光的方法将一束连续光转变为多束脉冲光从而扩展加工头数,实现高速打孔。采用2000W激光器,当膏药运行速度不大于8m/min时,膏药幅宽为800mm～960mm,孔距为5mm～6mm,孔径为0.2mm～0.8mm。结果表明,该系统能应用于各种宽幅面打孔的实际生产。     

用于蛋白肠衣定长剪切的光电检测系统

为了解决目前肠衣企业生产线上胶原蛋白肠衣运行速度不均匀、套缩前后长度变化大，以及因切刀剪切位置缺少识别标志而产生误差等问题，采用了一种新的胶原蛋白肠衣定长检测法——喷码检测，设计了一套高精度的胶原蛋白肠衣定长剪切的光电检测系统。系统以现有的内存（TM4C123GH6PM）为微控制单元，以光电旋转编码器、喷码机、数字型彩色光纤传感器为主要元件，结合企业现有的肠衣套缩装置，对肠衣定长剪切生产过程进行了理论分析和实验验证。结果表明，肠衣的测量精度高达0.1mm，切割误差由±0.3m减少到±0.05m，平均每根肠衣可减少4%的生产成本。此光电检测系统非常适用于工业应用，可极大地提高企业竞争力。     

半导体双端抽运三程折叠谐振腔板条激光器

为了获得简单紧凑的固体激光器,采用半导体端面抽运三程折叠谐振腔板条激光器,建立了热透镜等效腔模型,进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析,将新型结构与平-平腔结构进行了比对性实验研究。结果表明,在三程折叠腔长为170mm时,获得了21W的1064nm激光功率输出,光光转换效率为16.4%,斜效率为25%,水平和竖直方向上的M2因子分别为10.8和2.76。同等条件下,水平方向上M2因子从平-平腔的152.7优化到三程折叠腔的10.8;输出光斑水平方向尺寸由平-平腔的10.8mm压缩到三程折叠腔的4.1mm,验证了结构简单紧凑的端面抽运三程折叠谐振腔激光器光束的输出能力。该研究对获得腔内调Q和腔内倍频532nm激光器有实际意义。     

激光深熔焊接光致等离子体行为及控制技术

激光深熔焊接过程中，小孔上方的等离子体会影响激光和工件之间的耦合效率。本文在叙述激光深熔焊接光致等离子体形成机理的基础上，分析了致密的光致等离子体对入射激光的屏蔽行为和对焊接的影响。并系统介绍了国内外光致等离子体的控制技术。     

汽车变速箱双联齿轮的激光焊接

采用高功率CO2激光器对汽车变速箱用双联齿轮进行焊接实验;分析了几个主要的工艺参数对焊接的影响;并对激光功率3kW、焊接速度1.5m/min、离焦量-0.5mm时的焊接产品进行了分析检验。结果得到外观饱满、美观、无焊珠和凹陷且深宽比大于2:1的焊缝;焊接热影响过渡区很小,熔区很快过渡到基体,熔区组织致密、无缺陷,呈细板条马氏体,而且熔区显微硬度达到450HV,较基体有显著的提高;通过力学性能测试发现,热变形在允许的0.05mm范围内,在15kNm的作用下进行扭矩试验未发现开裂和变形超差现象。选择合理的焊接工艺参数,激光焊接变速箱双联齿轮可以得到理想的焊接效果。     

空间光调制器产生拉盖尔-高斯光束方法研究

为了解决产生拉盖尔-高斯模式光束较难的问题,采用二进制振幅全息图方法,基于空间光调制器,产生了拉盖尔-高斯光束,进行了理论分析和实验验证。推导了高斯光束到拉盖尔-高斯光束傅里叶变换的传递函数,通过对拉盖尔-高斯模拟图的修正,得出了可以用于空间光调制器的二进制全息图; 搭建了基于4f系统的实验平台,取得了不同阶数的拉盖尔-高斯模式输出,并在实验中对产生的拉盖尔-高斯光束进行了检测。结果表明,此套装置搭建及操作简便,且可实现动态可控的光束输出,对于产生高阶涡旋光束以及因斯-高斯模式都有重要意义。