Nd:YAG连续激光辐照铝合金旋转抛物面的温度效应

为了研究激光推进中激光作用反射面后的温度效应,采用自行设计的温度测量系统对不同激光功率辐照下的旋转抛物面铝合金靶的表面温度进行了测试,得到了不同条件下温度-时间关系曲线.结果表明,激光吸收率随激光入射角的增大而增大;罩面上的表面温度与位置相关,自辐照点至径向各点上的温度符合高斯分布,激光辐照点与其它各点呈现明显不同的升温和降温特点;激光辐照停止约数秒后,旋转抛物面表面上各点的温度趋于一致,之后按同一种热扩散方式和降温曲线变温.     

Nd：YAG激光辐照花生种子的生物学效应

本文研究了用 Nd:YAG(10 60 nm)激光辐照花生种子后其 F1 代的细胞生物学效应和农艺性状变异。研究结果表明 ,在功率密度为 35 .84W/ cm2情况下 ,辐照时间由 3s增至 8s均能诱发根尖细胞的染色体畸变 ,畸变率相应由 0 .16%增至 0 .5 3% ,染色体畸变类型也随之增加 ;8s处理后的染色体畸变类型中 ,中期提早分离、数目变异、粘连、不均等分裂、多极分裂及核向细胞质突起等在 3s处理中均无出现。根据种子萌发和生长情况 ,35 .84W/ cm2 × 8s处理已达到致死剂量。3s处理组的 F1 植株的主茎高、单株结果数、饱果数和单株果重等均比对照组显著增加     

Nd:YAG激光辐照牙齿的光热作用理论研究

激光辐照牙齿时所产生的温升容易引起牙髓细胞不可逆的损伤,导致牙髓细胞坏死,因此必须对相关的激光参数加以控制.建立了激光与牙齿相互作用的热传输模型,利用Crank-Nicolson有限差分法数值模拟了不同Nd:YAG激光参数照射下牙齿表面及内部的温度场的分布.计算结果表明,激光脉冲的宽度、间隔、个数决定了牙齿表面和牙髓腔壁的最终温度,将激光的总能量分配到几个脉冲之中,导致了牙齿表面温度的降低;而在牙髓腔壁出现了相反的情况,即脉冲数越多,牙齿内壁的温度也就越高.对相关的光热机理进行了探讨,提出控制单脉冲能量是光热蚀除牙齿应采用的最佳措施.     

Nd:YAG连续激光烧蚀碳纤维复合材料的过程观测

通过Nd:YAG激光辐照碳纤维/环氧树脂复合材料过程的高速摄像观测,得到了不同辐照功率密度下烧蚀过程中的主要现象.发现在低功率密度(50 W/cm2)下,主要是表面烧蚀机制,不会发生燃烧现象,在长时间辐照下,由于表层附近出现轻微的聚合物焦化分解,表面层出现粉末状和漂絮状的碳粉缓缓弥散空气中;在中等功率密度(300 W/cm2)下,体烧蚀机制占主要地位,内层分解气体喷出,在空气中点燃引起表面燃烧,主要燃烧表面聚合物;在高功率密度(4500 W/cm2)下是以表面烧蚀为主的质量迁移机制,在极短的时间(0.001 s)内表面层被破坏,瞬间燃烧,光斑中心出现喷射式的气化等离子体现象,并出现逐层烧蚀和各向异性热传导引起的烧蚀区形貌变形等现象.     

铝合金Nd:YAG脉冲激光SiC复合化涂层组织特征

鉴于铝合金的广泛应用价值及其因质软而在应用方面受到的限制,应用激光材料表面复合化方法对铝合金材料表面进行强化处理,具体为利用Nd:YAG脉冲激光采用纳米级和微米级SiC粉对铝合金表面进行复合化处理.通过对实验结果观察和分析表明,纳米级SiC粉形成激光铝合金表面复合化涂层比微米级SiC粉所形成复合化涂层组织均匀、致密、缺陷少、涂层与基材间结合状态好并显著提高了铝合金表面的显微硬度.分析原因在于微米级SiC粉在激光熔池内发生沉降,而纳米级SiC粉可在激光熔池内形成较均匀分布,这是重力作用受粉颗粒大小影响显著的结果.从而可以看出,SiC颗粒形状、大小及其在涂层中的分布状态直接影响涂层组织特征、涂层与基材间的结合状态;把形状规则、颗粒细小、在涂层中能够形成均匀分布的SiC粉作为涂层复合物有利于形成组织特征均匀、缺陷少、与基材结合状态好的复合涂层.     

Nd∶YAG激光辐照牙齿的光热作用理论研究

激光辐照牙齿时所产生的温升容易引起牙髓细胞不可逆的损伤,导致牙髓细胞坏死,因此必须对相关的激光参数加以控制。建立了激光与牙齿相互作用的热传输模型,利用Crank-N icolson有限差分法数值模拟了不同Nd∶YAG激光参数照射下牙齿表面及内部的温度场的分布。计算结果表明,激光脉冲的宽度、间隔、个数决定了牙齿表面和牙髓腔壁的最终温度,将激光的总能量分配到几个脉冲之中,导致了牙齿表面温度的降低;而在牙髓腔壁出现了相反的情况,即脉冲数越多,牙齿内壁的温度也就越高。对相关的光热机理进行了探讨,提出控制单脉冲能量是光热蚀除牙齿应采用的最佳措施。     

Nd∶YAG连续激光烧蚀碳纤维复合材料的过程观测

通过Nd∶YAG激光辐照碳纤维/环氧树脂复合材料过程的高速摄像观测,得到了不同辐照功率密度下烧蚀过程中的主要现象。发现在低功率密度(50 W/cm2)下,主要是表面烧蚀机制,不会发生燃烧现象,在长时间辐照下,由于表层附近出现轻微的聚合物焦化分解,表面层出现粉末状和漂絮状的碳粉缓缓弥散空气中;在中等功率密度(300 W/cm2)下,体烧蚀机制占主要地位,内层分解气体喷出,在空气中点燃引起表面燃烧,主要燃烧表面聚合物;在高功率密度(4500 W/cm2)下是以表面烧蚀为主的质量迁移机制,在极短的时间(0.001 s)内表面层被破坏,瞬间燃烧,光斑中心出现喷射式的气化等离子体现象,并出现逐层烧蚀和各向异性热传导引起的烧蚀区形貌变形等现象。     

基于“猫眼效应”的Nd:YAG激光谐振腔

阐述了“猫眼效应”的基本原理,分析了将“猫眼”目标作为激光谐振腔腔镜,取代普通激光器球面腔镜,获得激光振荡的可能性;计算了“猫眼”目标作为激光腔镜时的等效反射率,指出利用激光在其焦平面的聚焦特性实现激光干扰的新方法。并在实验中得到证实。     

水滴激光辐照效应研究现状

受《水滴烧蚀激光推进性能测试[1],一文的启发,以激光与水滴相互作用在激光推进中的应用为背景,报道了国际领域内激光与水滴相互作用的实验和理论研究情况.指出了目前研究工作中存在的一些不足.为我国相关领域的研究提供了比较丰富的第一手参考资料.探讨了水滴烧蚀模式激光推进研究的广阔应用前景.     

1420铝锂合金YAG激光焊接

采用大功率YAG激光器，研究了1420铝锂合金的激光焊接特性。实验结果表明：1420铝锂合金激光深熔焊接的临界功率密度约为1.2×106 W/cm2，低于常规铝合金激光深熔焊接阈值。气孔是主要的焊接缺陷，通常出现在熔合线附近。拉伸实验表明，焊缝靠近熔合线处是接头最薄弱的部位。     

Nd∶YAG激光焊接殷钢材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36进行了对焊实验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响。对2 mm厚度的殷钢对焊接头的硬度变化进行了检测,同时对比分析了焊缝和基体的金相组织。结果表明,激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素,激光焊接速度的选择范围相对较小,离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性,焊缝的组织成分没有发生明显变化,显微硬度略低于基体,焊缝处的金相组织为奥氏体柱状晶,并且呈现奥氏体晶粒粗化现象。     

激光二极管抽运单块Nd：YAG激光器电源的研制

为了研制一种用于抽运单频单块激光器的LD电源,采用恒流电路对LD进行驱动,并应用软件监测的方法对电流的长期稳定性和故障进行监测和调节。运用模糊和比例-积分-微分(PID)混合控制温度调节算法,具有超调小和控制精度高的优点,并对基本PID算法进行了简化。使用了一个分段取值的参数,在控制范围内使运算速度提高10倍以上。实验结果表明,实现LD驱动电流的稳定度优于2mA,LD温度长期波动小于0.1℃,激光输出的频率在一定温度范围内连续可调。     

Nd~(3 ):YAG激光照射离体子宫组织的温度变化及病理研究

以不同功率Nd3 ：YAG激光辐射不同厚度子宫组织粘膜面5秒钟，测量子宫组织浆膜面的温度变化，然后投入福尔马林液中，进行粘膜病理检查。结果显示，46～50W准接触辐射治疗子宫内膜疾病较为理想。     

国产Q开关Nd:YAG激光机治疗人为皮肤色素沉着62例疗效观察

为观察国产超快脉冲激光机治疗皮肤色素沉着性疾病的疗效,本文为对45例纹眉患者17例纹身患者行Q开关Nd:YAG激光(国产机型)治疗,纹眉治愈率84.9％,纹身64.7％。无一例疤痕形成,少数病例术区出现色素沉着,均于手术后3～5个月消退。     

激光二极管抽运Nd:YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2 因子约为12×13。     

脉冲激光辐照皮肤组织的热效应数值模拟研究

具有一定强度的激光辐照皮肤组织时可造成组织的破坏.本文建立了激光辐照皮肤组织的二维热效应模型,并在柱坐标系下精确求解了高斯分布的激光脉冲辐照皮肤组织的热传导方程,得到瞬态温度场分布.研究结果表明:脉冲激光对皮肤组织的热损伤,最早发生在光束中心处,并沿着径向和轴向衰减,当脉冲激光辐照后一段时间,温度达到最大值时并不是发生在脉冲结束时,而是在脉冲结束后的一段时间内.脉冲激光辐照皮肤组织,激光能量密度起着决定性因素,焦斑半径也是影响作用效果的一个非常重要的参数.     

162 W激光二极管抽运Nd:YAG腔内倍频激光器

根据激光介质的热透镜焦距及其随抽运功率的变化，设计了大模体积高准直稳定性谐振腔以获得较大的模体积．同时使谐振腔对热焦距的变化和机械对准的扰动不灵敏。这种设计可以提高激光器的效率和稳定性．并且使输出激光具有较好的光束质量。采用双声光Q开关提高关断功率，在输出功率1250W的连续激光二极管阵列抽运下，获得了210w的调Q激光输出。采用工作温度80℃的Ⅱ类匹配KTP晶体，以避免KTP晶体的灰色轨迹效应，对KTP晶体采用半导体温控系统控温．在重复频率10kHz时获得了162W的调Q绿光输出，光一光转换效率达到13％，脉宽约为80ns．光束质量M^2因子约为20。     

温度梯度法生长Nd:YAG晶体的1200 W激光输出

用温度梯度法（TGT）生长了大尺寸的Nd：YAG激光晶体，测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布。比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别。根据热容激光的原理，利用生长的Nd：YAG激光晶体片设计了热容激光器，利用侧面抽运，获得了1200w的激光输出，工作时间为2s，光-光转换效率为30％。     

1.5kW激光二极管抽运Nd∶YAG薄片激光器

报道了一台输出功率超过1.5kW的激光二极管抽运Nd∶YAG双薄片激光器。设计了四通光学耦合系统,通过优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。薄片激光介质镀完介质膜后镀Ti,Pt,Au实现金属化,再采用铟焊工艺焊接在铜微通道冷却器上,以提高散热效率和冷却的均匀性。采用两片直径40mm,厚度1.3mm的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个二极管激光器阵列抽运下,当每个薄片上的抽运峰值功率为17.7kW,占空比10%时,获得了平均功率1.52kW的准连续激光输出,光-光转换效率达到43%,电-光转换效率超过20%。