基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体加工理论与试验研究

提出基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体批量加工方法,加工过程中球体运动状态随磨盘沟槽曲率半径的变化而变化,送料机构将球体从磨盘外沿的出料口依序送至磨盘中心的入料口进行循环加工。基于纯滚动运动假设,建立单颗球体几何运动学模型,通过旋转坐标变换计算并仿真球面加工轨迹。在自主研发的偏心式变曲率沟槽加工系统上进行加工试验,对球体运动的宏观验证试验结果与仿真结果一致,证明了所建的运动学模型的有效性。在加工试验研磨阶段球体的批直径变动量、球度偏差及表面粗糙度偏差均得到明显改善并逐渐收敛,抛光阶段后得到单颗球体最好的球度值为0.114mm,表面粗糙度Ra为9 nm。     

高峰值功率高光束质量光纤-固体混合放大激光系统

高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50kHz、脉宽为3.9ps、平均功率为10.9mW的光纤种子光源,经过两级固体双通放大,最终得到平均功率为27.65W,峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd…YVO_4放大级,第二级放大器为侧面抽运Nd…YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放大结构以及调节放大级中的填充因子,控制最终激光输出的光束质量,得到输出激光的光束质量因子M~2=1.30。     

外腔半导体激光器的空间模式特性分析

通过对宽发光截面半导体激光器(BAL)输出激光空间特性和远场分布的理论分析,并根据激光振荡的自再现原理,导出了反馈注入外腔宽发光截面半导体激光器输出激光的光场分布。计算表明外腔的反馈作用可以看作是频谱面上引入了一个带通滤波器,通过选择特定模式的频谱分量进行反馈注入,从而实现选模和改善输出激光光束质量的目的。完成了相应的外腔反馈注入宽发光截面半导体激光器的实验,获得了单瓣近衍射极限的激光输出,在工作电流为1.18倍阈值电流时,获得远场发散角为0.074°的输出激光,计算得相应的光束衍射倍率因子M2为1.16,和理论计算的结果基本吻合。     

基于Marangoni效应的光学元件化学抛光工艺研究

介绍了Marangoni界面效应及化学抛光反应机理,进行了数控抛光刻蚀实验研究,包括刻蚀稳定性实验、刻蚀量与刻蚀头速率的关系以及初步的面形修复加工.通过对实验结果进行分析,得到稳定可控刻蚀抛光的上限刻蚀速率和刻蚀效率与刻蚀头走速的函数关系.     

道路照明的计算机仿真

利用计算机可以对道路表面的照度和亮度情况进行仿真。通过可视化的图形仿真,照明设计人员可以直观地观察到设计结果。本文结合道路表面的计算机设计和生成技术,根据CIE标准对在特定灯具照明下的路面亮度进行计算和实际描绘,介绍了具体应用的实例。     

区域电网高频切机防线一体化监视与预警系统设计与应用

分析了西北电网存在的高频风险和纳入高频切机防线的安全自动装置的调管情况,从保障大送端电网频率安全的实际应用需求出发,设计了网省两级调度中心高频切机防线一体化监视与预警系统的软硬件框架。阐述了实现该系统的几项关键技术,包括基于服务总线的高频切机信息交换、高频切机策略通用化建模、高频可切机总量统计。介绍了该系统在西北电网的工程实践应用情况。试运行结果表明,该系统软件能够自动结合安全自动装置的高频切机策略模型和实际运行状态,实现对各区域电网各轮次高频切机总量的精确统计,当任一地区任一轮次高频切机总量越限时能够向调度员及时告警。     

混合放大100MHz高重复频率窄脉宽单频激光器

利用高速光强度调制器对线宽为70kHz的单频连续(CW)光纤激光器发出的激光进行调制,获得了100MHz高重频、1ns窄脉宽激光输出,调制后脉冲激光的线宽小于0.8GHz。利用光纤激光放大器和Nd…YVO4固体激光放大器的混合放大装置进行放大,在一级固体激光放大后输出平均功率为13 W,在二级固体激光放大后获得了32.9W的脉冲激光输出。实验中对调制后单频窄脉宽的小信号激光采用光纤激光放大器进行预放大,预放大输出激光功率达到2W后采用固体激光放大器放大,从而避免了单频窄脉宽激光在光纤放大器中极易产生的受激散射和放大自发辐射(ASE)所导致的放大器损坏。放大后的激光仍保持了0.8GHz线宽和1ns脉宽、100MHz重频。这样的输出激光在一些特殊要求中可以获得应用。     

50W量级双端抽运Nd∶YVO_4基模固体激光振荡器

报道了一台输出功率达50 W量级的采用808 nm高功率激光二极管双端抽运的Nd∶YVO4复合晶体基模固体激光振荡器。双端抽运结构和复合晶体的采用有效地降低了激光晶体中的热效应,可在晶体中获得更加均匀的热分布和增益分布。使用非对称平平腔动态稳定腔结构,使激光器的两个稳定区分离,并使其运行在稳定区I中,这样不仅可以进行高功率抽运,而且可以获得很低的失调灵敏度。对谐振腔腔长进行优化后,在抽运功率约104 W时获得了最高51.2 W的基模连续激光输出,基模光光转换效率达49.2%;通过在腔内插入声光调Q器件,获得了重复频率在50~600 kHz之间连续可调的脉冲激光输出。重复频率在100~600 kHz之间时,平均输出功率可基本稳定在49 W,脉冲宽度从18.2 ns增加到85 ns;重复频率50 kHz时,平均输出功率43.2 W,脉冲宽度13.5 ns,峰值功率为64 kW。     

主振荡功率放大激光器增益导引效应的数值模拟及分析

在增益导引的作用下,未采用任何补偿措施,主振荡功率放大(MOPA)激光器的输出光光束质量得到改善。综合考虑热效应、增益导引效应、增益饱和效应后,在MOPA系统中建立了一种新的激光放大模型,并进行了数值计算,模拟结果与已报道的实验结果符合较好。另外,计算结果表明填充因子和抽运光功率是影响输出激光光束质量的重要因素,而热效应与增益导引效应是其深层原因,这对进一步利用增益导引效应改善光束质量具有指导意义。     

变曲率沟槽高精度球体精研工艺优化实验研究

基于变曲率沟槽研磨抛光方法,对球体进行运动学分析并建立运动学方程。利用Matlab绘制球体表面加工轨迹并结合Preston方程建立球度误差计算模型。仿真结果表明最短的加工时间为26 h。基于田口法对精研阶段球体加工工艺进行正交试验,并对实验结果进行方差分析及S-N-K分析,优化各加工阶段加工参数以获得最优的圆度值。结果表明:在半精研阶段将球体的球度研磨至0.7μm,精研阶段研磨至0.3μm时加工效率最高。完成精研阶段(半精研、精研和超精研)阶段只需要29 h,相较于传统的加工方法其效率提高了14.7%,并且抛光结束后的氧化锆陶瓷球粗糙度达到14 nm,圆度达到0.13μm,达到了G5级国家标准。