基于自发拉曼散射线成像的光学诊断系统开发

开发了一套基于激光自发拉曼散射线成像的光学诊断系统。设计了一种具有2级串联光学环腔的激光脉冲展宽外整形光路,将激光能量为400mJ、峰值功率为0.4GW和半高宽为6.5ns的尖脉冲变为120mJ、小于0.02GW、大于35ns的宽低脉冲,有效地避免了气体裂解、光学元件和石英窗口损坏及可燃气体点燃等现象的发生,提高了弱的拉曼散射信噪比。设计的扩束器和缩束器可以将8mm直径的原始激光在10m后的激发区内形成1mm直径的平行激发光源。设计了一套组合消色差透镜组,可以最大限度地将66mm长的散射光束缩小10倍变为6.6mm高的实像,与ICCD的最大纵向高度匹配。使用ICCD内配的DDGTM实现了激光器与ICCD之间的时序同步。通过多通道气体拉曼光谱实验验证了该系统的实用性。该系统可应用在光学发动机中混合气浓度场和温度场的定量测定。     

大功率半导体激光器实用化微通道热沉

根据大功率半导体器无氧铜微通道热沉的实用化制备工艺特点,利用商用CFD软件FLUENT对微通道热沉内部微通道散热区层间折转通道宽度和热沉前端面壁厚度进行优化设计,并采用化学腐蚀结合扩散焊技术制备无氧铜微通道热沉,微通道尺寸为27 mm×11 mm×1.5 mm.利用低电光转换效率大功率半导体激光阵列器件对所制备热沉进行散热能力测试,激光阵列宽1 cm,腔长1 000μm,条宽200μm,填充因子为50%,微通道热沉热阻0.34 K/W,能满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

大气信道无线激光通信系统设计方法研究

大气信道是制约无线激光通信链路性能提高的一个重要约束条件。为了提升通信系统性能,使其能适应远距离、高速率、低误码率的传输需求,在进行系统级设计时根据大气信道激光传输特性进行总体设计与分析是十分必要的。首先对大气激光传输特性展开研究,在实验的基础上对大气湍流、大气衰减效应进行了分析;然后从大气信道约束的角度出发,分析了大气信道中光端机的光学发射天线、光学接收天线、通信系统、瞄准跟踪等子系统的设计方法以及相应的设计参数和优化方法;最后给出了一套大气信道无线激光通信系统的总体设计实例。     

Characteristics of filamentation in ZK7 glass by negatively chirped femtosecond laser pulses

The filamentation characteristics of femtosecond laser pulses in ZK7 glass are investigated experimentally as a function of initial negative chirps. It is found that the filament threshold power grows rapidly and the filament length extends over a long distance with increasing initial temporal chirps. The measurement of supercontinuum reveals that the plasma generation process within filamentation becomes weaker as the initial negative chirp increases, leading to a self-guiding long light channel dominated by Kerr nonlinearity. The interference of transverse rings in multifilamentation of the chirped laser pulses is observed as well. Analyses and discussions give an interpretation of this chirp-induced ionization-free filamentation. These results indicate that initial chirps will play a crucial role in the filament formation of ultrashort laser pulses in transparent media. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60637020)     

高效高功率LD抽运被动调Qc切Nd:GdVO_4自拉曼激光器

采用长度为15mm的c切Nd:GdVO_4作为自拉曼晶体,Cr:YAG作为饱和吸收体,曲率半径为300mm的后腔镜进行了激光二极管(LD)抽运的被动调Q自拉曼激光器实验研究,分析了抽运功率和腔镜曲率对输出功率,脉冲能量以及脉冲宽度的影响。在6.28W的输入泵浦功率下获得了716m W的1176nm激光输出,从LD到拉曼光的转换效率达到11.4%,这是目前公开报道的LD泵浦被动调Q Nd:GdVO_4/Cr:YAG自拉曼激光器最高的输出功率和转换效率。     

ADSL系统信道与回波冲激响应联合缩短算法研究

ADSL系统采用信息缩短的方法来抵消符号间干扰,同时由于环路线中回波干扰也比较严重,需要采用回波抵消措施。如果信道缩短和回波抵消分开进行,由于回波冲激响应长度很长,这必然增加回波抵消器的复杂性,继而影响ADSL系统的复杂性。使用最小均方误差准则,用一个FIR均衡器联合缩短信息与回波冲激响应,有效地缩短了回波和信道冲激响应长度。仿真结果表明,本算法在保持系统性能不变的前提下,降低了均衡器及回波抵消器的复杂度,是一种有效的算法。     

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.     

垂直窗复合光栅腔调谐波导CO_2激光器的研制

本文提出用垂直窗复合光栅腔实现波导 CO_2激光的调谐,这种腔结构比布儒斯特窗复合腔的耦合损耗小,且工艺简单、调节方便.研究结果表明:复合光栅腔尤其适合一级输出方式,以增大总反射率、减小光栅承受的辐射强度,有利于谱线的稳定和实现单纵模运转.这解决了大功率和宽调谐的矛盾.在激活长度 Lg=340mm 的垂直窗复合光栅腔输出端,获得功率为3.8W 的一级10P(20)基模 CO_2激光以及功率大于0.5W 的谱线61条,可直接用作声光调制器光源、光声光谱测试光源.     

CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的轴压承载力

为了研究CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了轴心受压加载试验。7根长度均为1 400 mm的试件,其中1根为未加固的控制试件,其余6根封闭缠绕外贴50 mm宽CFRP间距为50、100、150 mm 3种情况,层数为1层和2层。试验结果表明,在轴心荷载作用下的破坏模式为整体弯扭失稳,与控制试件相比,加固后试件的稳定极限承载力均有不同程度的提高;当CFRP间距与腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层。最后,采用有限元对模型进行数值模拟,对比试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Ti-C涂层的显微组织和性能

为了提高镁合金的耐磨损性能,使用1kW脉冲激光在镁合金基体上熔覆Al-Ti-C混合粉末(粉末中质量比Ti∶C=1∶1,Al质量分数为20%～40%)。使用的激光能量密度分别为1.67、1.89、2.20、2.65和3.14×109W/m2,扫描速度在0.5～2.5mm/s内变化;对在不同激光工艺参数下获得的熔覆层微观组织进行了观察,并对其硬度和耐磨损性能进行了检测。结果表明:当粉末中Al的质量分数为40%,激光扫描速度为1.0mm/s,激光能量密度为2.20×109W/m2时,表面硬度可达到HV210,耐磨损性能约为未处理表面的4倍左右。     

Effect of suspended sediment grain size on channel sedimentation in the lower Yellow River and some implications

Based on the data of suspended sediment transport and channel sedimentation in various grain size fractions in the period of 1962―1985, the relationship between channel sedimentation in the lower Yellow River and sediment input has been plotted with respect to each grain size fraction. Several fill-scour thresholds in sediment input have been identified from these graphs. It was found that the fill-scour threshold in sediment input decreases with the increase in fraction grain size. The correlation coeffici...     

成分/性能连续变化梯度材料激光成形送粉系统设计

针对成分及性能连续变化功能梯度材料(以及功能零件)激光成形制造工艺对多粉末束流成分及送粉量需实时变化的难点,研制开发粉末输送量连续可变的四路联动送粉系统;阐述了该系统的机械设计及电气控制原理;通过Fe313合金粉末输送工艺试验,实现送粉量的多斜率线性函数连续变化;使用Ni25自熔合金粉末,采用6kW CO2激光器,进行熔覆工艺试验,获得了厚度连续变化的单道熔覆层.     

明渠非恒定流的特征线解法

长距离输水明渠中,常遇到闸门启闭过程中,渠中水面波动比较剧烈,导致漫堤的情况,严重的可能会引起渠堤失稳滑坡.利用特征线法对描述明渠中水流运动状态的圣维南方程组进行求解,编制程序求解了简单输水模型中,闸门启闭情况下渠中各断面水深的变化情况,为分析复杂情况提供参考.     

光源振动实现激光自混合干涉外腔调制

从外腔长度高频调制的自混合干涉信号解调出外腔反射面低频振动信号的波形。为了实现外腔长度相对外腔反射面振动的高频调制,提出一个激光源振动方案,将激光二极管模块安装在长约23 mm,直径约13 mm的电磁激励振子上,用正弦信号激励电磁振子驱动激光源做振幅约四分之一波长,频率约7 kHz的正弦振动。采用傅里叶变换相位解包裹方法和数字信号处理从自混合干涉信号中解调出正弦波、三角波和方波激励外腔反射面振动的信号波形,最小可分辨振幅约0.02波长的振动波形。正弦振动的激光源的光束强度或偏振方向不随调制信号变化,优于外腔中插入相位调制器件的方法。实验测量表明,激光源正弦振动可以实现激光自混合干涉的外腔调制。     

用于大气激光通信的数字图像水印研究

通过分析大气衰减和大气湍流,可认为大气信道模型是高斯噪声信道,提出了结合多小波SPIHT和低密度奇偶校验码(LDPC)的数字图像水印算法作为联合信源信道编码用于大气激光通信.该算法利用了多小波SPIHT算法的信源编码高效性、鲁棒性和LDPC码的低误码性能,根据信源编码后数据在重建时的重要程度,进行不同等纠错保护的信道编码.仿真结果表明,在加性高斯白噪声(AWGN)信道中采用PPM调制方式,信噪比为14dB时,经过大气激光信道恢复出的水印归一化相关系数为0.863,纠正突发错误和随机错误的能力均很强,适用于大气激光通信的恶劣环境和保密通信.     

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。     

弯曲形冷却水道型芯的设计与探讨

模具内腔的冷却水道按传统工艺只能布置成直线形,如果型腔是复杂曲面,直线冷却水道离型腔外表距离不一,冷却效果会不均匀,这是模具工艺长期无法解决的难题。对此,提出采用任意曲线形冷却水道,以期能最大限度保证冷却均匀。曲线水道不能钻孔,故采用快速成形法烧结成形;同时,为了承受注塑高温,在烧结成形的材料中混入铁粉。采用此方法完成了弯曲形冷却水道的模具设计。     

铝合金轮毂激光去毛刺工艺

为了高效去除汽车铝合金轮毂边缘的毛刺,利用2 k W光纤激光加工系统对铝合金轮毂进行去毛刺工艺研究,确定了最佳工艺参数.通过光学显微镜对轮毂横断面的宏观形貌进行表征.结果表明,当激光束从轮毂内侧进行扫描时,轮毂的毛刺完全被去除,原有尖边受激光处理后形成了R=0.5 mm的圆角.当激光束由外侧进行扫描且激光的入射角较小时,熔融区域的宽度较小.当离焦量为0 mm时,毛刺的去除效果较好.激光束的扫描速度对毛刺的去除效果影响不大.相比激光的内侧扫描,激光在外侧扫描时熔融区域的宽度较大.     

激光熔凝对4Cr5MoSiV模具钢组织及性能的影响

采用激光熔凝对4Cr5MoSiV模具钢进行了表面改性处理,研究了激光熔凝处理对模具钢组织和力学性能的影响．结果表明,材料经熔凝处理后,由表及里依次为熔凝层、淬火层、热影响区和基体．熔凝层由典型的柱状晶组成,熔凝层和淬火层之间存在一层极薄的等轴晶区;淬火层的晶粒发生细化和超细化．强化层厚度达1．1mm,平均硬度比基体提高26％,热影响区的厚度为0．3mm左右,强化层的耐磨性和耐腐蚀性显著提高．     

一种LC_CDMA信道估计方法

在 L C_ CDMA通信系统中 ,由于在多径衰落信道下使用了时变扩频码 ,使得信道估计非常困难 ,而对接收机的设计往往需要信道的先验知识。通过利用 L C_ CDMA的输出进行信道估计 ,建立一个CDMA通信系统数学模型和多径频率选择性衰落信道的 FIR滤波器模型 ,用线性神经网络结构的子空间分解方法获得噪声子空间 ,提取噪声分量的信道估计算法 ,并结合信道估计 ,利用噪声子空间与信号子空间正交的特性 ,求解出频率选择性多径信道的响应系数。构建了一个长码条件下的多用户检测器 ,并仿真分析算法的性能。