用傅里叶变换分析圆孔夫琅和费衍射

从傅里叶变换出发,推导了高斯光束圆孔衍射的解析解,与平行光在相同情况下的结果进行了比较,利用计算机数值计算绘出了两种情况下的光强分布曲线,通过比较发现,当满足圆孔半径a2ww0的条件下,高斯光束和圆孔夫琅和费衍射结论可用平行光圆孔夫琅和费衍射近似,其结果仅仅是忽略了精确解析解中n ≥ 2的高次项。     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO2激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的“负透镜效应”使得激光柬在0、＋10mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10mm离焦量下光斑缩小。电弧的“棱镜”折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0．8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO₂激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的"负透镜效应"使得激光束在0、+10 mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10 mm离焦量下光斑缩小。电弧的"棱镜"折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0.8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

大功率Slab CO_2激光器光束质量的测量

为了充分了解SlabCO2激光器的光束质量,采用LASERSCOPEUFF100光束光斑质量检测仪对SlabCO2激光器的光束质量进行了全面的测量研究.从激光束通过飞行光学导光系统(flyingoptits)前后的光束质量测量、聚焦后光斑的质量测量以及焦点漂移4个方面全面考察了SlabCO2激光器的光束质量.测量结果表明:SlabCO2激光器的光束质量因子M2约为1.1,光束横截面的强度分布接近基模高斯分布;激光束经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的强度分布,采用焦距为190.5mm的聚焦镜,聚焦光斑的半径约83μm;在工作范围内(x:0-3m)的焦点漂移量约为1mm.     

聚焦高斯光束对微粒的俘获效应

应用复源点场理论描述了强聚焦高斯光束，用严格的单粒子光的散射理论，分析了高斯光束对透明球形粒子的力学作用，给出了部分数值计算结果，并且在国内首次完成了用激光束对空气中透明微粒的稳定悬浮实验。实验表明，辐射压力不仅和激光束波长、光腰半径、功率有关，而且和粒子的折射率、半径以及粒子在光束中的位置有关。     

LD端面泵浦Nd:YAG激光器耦合光学系统的设计

应用几何光学的方法,设计了用于半导体激光光束快轴和慢轴准直并聚焦的光学系统.并用ZEMAX光学设计软件给出了模拟结果.该系统由四个柱面微透镜组成.快轴方向采用椭圆柱透镜和圆柱透镜,慢轴方向采用两个圆柱透镜,实现了在对半导体激光光束准直(光束快轴方向得发散角由原来的30度减小到3.3度,慢轴方向由原来的10度减小到1.5度)的基础上聚焦光斑半径为86μm,满足了腔内泵浦光束的模式与振荡光模式的匹配,当泵浦光功率为1.8W时,获得100mw的473nm波长的TEM模激光输出,总的光-光转换效率为5.6%.     

大功率工业激光的功率密度分布及其应用

由于激光功率、光束的模结构与聚焦光斑形态等参数,对加工质量起着决定性作用,通过对工业加工用大功率激光束,特别是聚焦焦点的横截面功率密度分布的测量,可以了解不同激光器加工能力的差异,为激光加工质量的提高提供最基本的数据. 采用大功率激光光束光斑质量诊断仪(LQD-1),对几种工业加工用典型大功率激光的功率密度分布进行了测量,所测激光束的模式主要有准基模、混合模、多模,根据测量结果给出了其应用范围.     

高斯光束束腰位置及尺寸的精确测量

研究了如何提高高斯光束束腰位置及束腰半径的测量精度.从高斯光束的对称性出发,测量了其束腰位置.根据高斯光束通过薄透镜的传输特性,结合已确定的聚焦高斯光束的束腰位置,得到了待测高斯光束的束腰位置及束腰尺寸.根据高斯光束的对称性,直接确定了待测高斯光束的束腰位置,进而在该位置对束腰半径进行了实际测量.结果表明:反推的束腰位置及尺寸分别可精确到0.01mm和0.1mm,且反推结果和实际测量结果一致.     

计算激光光束M~2因子的两种新方法

对实际激光光束M2因子的计算测量作了一些讨论,给出了两种计算测定实际激光束M2因子的新方法：由光束不同截面的光斑半径来得到M2因子;测得激光束某个截面的光强分布求出激光束的M2因子．     

大气湍流效应对激光传输影响的仿真研究

针对大气湍流效应对半导体激光光束远场光束质量的影响进行仿真研究。首先理论分析泽尼克多项式产生的相位屏及指数高斯光束通过湍流大气传输后的光斑畸变情况;然后利用Matlab软件对相位屏及单束、多束半导体激光光束通过相位屏后的光斑光强分布进行仿真,并采用不均匀度指标对远场光束质量进行评价;最后指出多光束并合方法是抑制大气湍流效应影响的有效方法,对构建激光主动照明成像系统具有指导意义。     

连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热特性研究

基于Comsol multiphysics5.0软件对连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热作用特性进行了仿真计算,得到了脉冲激光相对连续激光辐照之间的时间延时对连续/脉冲复合激光作用铝靶材的温度时间演化影响。研究结果表明,相对延时0.4s的连续/脉冲复合激光作用条件下,铝靶材表面温度最高达到1932K,熔化深度和熔池半径最大分别为828mm和1.66mm。在相同激光聚焦条件下,达到相同温度和熔化深度,连续/脉冲复合激光需要的激光总能量均低于单一连续激光作用能量。研究结果对连续/脉冲复合激光用于提高激光加工效率具有重要意义。     

热透镜球差效应对基模光束质量影响的研究

研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。     

工艺参数对45钢激光表面强化组织与性能的影响

通过改变激光功率和扫描速度等参数,研究其对45钢激光表面强化组织与性能的影响。实验结果表明,单道扫描时,当保持扫描速度v为15mm/s时,增加激光功率P,可增加硬化层的深度,最大深度可达1.5mm以上。另外,P/v比值越大,硬化层深度越大;而当P/v比值保持不变时,硬化层深度随着激光功率的增加而增加,其中激光功率从1.2kW到1.8kW时,硬化层深度值增加较快;当激光功率大于1.8kW后,深度值的增长随功率增加变缓;而且硬化层的硬度都达到700HV以上,远高于基体的硬度。在激光多道搭接扫描时,激光能量的再次输入会导致靠近搭接区的前一道硬化层产生回火软化,其硬度接近基体的硬度。     

Nd∶GdVO_4晶体激光性能实现及转化效率优化

为实现Nd∶GdVO4晶体1 342nm波段激光功能,并提高激光转化效率,设计了简易平凹谐振腔,通过适当减小激光介质中泵浦光平均光斑半径,优化激光介质中振荡激光光斑和泵浦光斑之间的模式交叠比率以提高激光转化效率,实验结果表明:最大激光输出功率为6.8W,光-光转化效率达34%.     

基于光栅外腔的高功率半导体激光阵列谱合束研究进展

半导体激光器与其他类型激光器相比具有寿命长、效率高和波长范围广等优点,使其成为现代激光领域的重要组成部分。输出功率和光束质量是判断半导体激光器优劣的两大关键指标,但半导体激光器的特殊原理和结构决定了它在追求高功率的同时光束质量会劣化,导致其应用范围受限。谱合束技术被证明是解决该问题的关键技术之一,但目前仍然存在光功率和光束质量退化等问题;因此,如何获得高亮度合成光束成为国内外研究热点。针对外腔谱合束技术,本文首先介绍了半导体激光阵列和叠阵,总结比较了应用于谱合束技术的3类光栅,阐述了光栅外腔法谱合束技术的基本原理,概括了国内外高功率半导体激光阵列谱合成技术的研究进展和现状,分析讨论了导致合成光束质量劣化和合束功率耗损的因素,展望了高亮度半导体激光器的发展前景。本研究有助于推动高亮度半导体激光器直接光源的进一步发展。     

Nd:YVO_4/Cr~(4+):YAG被动调Q激光器输出特性的提高

针对提高连续激光二极管抽运Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器输出特性,进行了理论和实验研究。Nd:YVO4相对于Nd:YAG,具有受激辐射截面很大的特点,因此有利于连续运转,但是泵浦功率一定的情况下储能低,不利于被动调Q运转。基于被动调Q速率方程,分析了可饱和吸收体内光束截面积对输出特性的影响,提出了在谐振腔内加入扩束镜的新方法。放在谐振腔中的扩束镜让饱和吸收体内的光子数密度增大,因而可以提高被动调Q激光器输出特性。在Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器试验中用倍率3的扩束镜,将峰值功率提高了一个量级以上,单脉冲能量提高了两倍以上。该方法也可以应用在其他被动调Q激光器中,以便提高激光输出特性。     

粘钢加固钢筋混凝土梁的变形测试与分析

带裂纹的钢筋混凝土梁用钢板直接粘于混凝土梁表面进行加固,形成新的组合断面梁。这种梁的挠度及位移用理论计算不理想。本文采用物理模拟方法,用激光散斑干涉原理,测试了梁的挠度。     

车灯配光镜组成单元光电检测方法

提出一种自动检测汽车车灯配光镜组成单元几何参数的方法。该系统以线阵CCD作为探测器件 ,利用激光束的准直性 ,通过测量激光通过配光镜棱镜后的偏转方位 ,或通过柱面镜折散开光束的宽度 ,确定出组成配光镜的棱镜顶角和柱面镜的半径。这种测量方法对于研究车灯配光性能 ,建立起配光镜设计模型和对配光镜模具进行修正具有实际意义。