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.     

采用80C320单片机的光束光斑质量诊断仪

介绍了诊断仪的基本工作原理,根据测量要求设计了相应硬件和软件．本诊断仪适用于激光加工用的大功率激光的光束光斑质量诊断．     

大功率激光三维制造技术

北京工业大学研发的“大功率激光三维制造技术”通过了专家鉴定。专家认为，该项研究成果达到了国际领先水平。该成果包括： 　　1.在国际上首次提出基于附加相移的大功率 CO2混合模激光光束传输与聚焦理论，可计算大功率 CO2激光光束横截面能量分布的变化、光束的光学参数、焦点偏移等参数，并可根据激光光束质量参数确定三维激光加工的范围，为大功率激光三维加工飞行光学系统的应用条件提供了理论根据。 　　2.在国际上首次建立了将激光光束参数、激光聚焦参数、材料参数、加工工艺参数综合的大功率激光三维焊接和切割数量模型，形成了…     

激光切割金属管材工艺实践探索

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照白光扑克射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或到达燃点,同时借助与光束同轴的高钣金加工速气流吹除熔融物质,从而告终将工件割开。激光切割、激光焊接、激光雕刻等都是激光加工领域的一部分。金属管材是一种特殊的高端材料,如果用激光切割可以获得极佳效果。     

一种大功率激光加工用带式积分镜的设计

介绍了一种新型大功率激光加工用光束带式积分镜的设计原理和实验结果. 根据几何光学原理,采用多条带式曲面代替通常反射镜的回转曲面,形成带式积分镜. 试验结果表明:激光光束经聚焦后,获得光强均匀分布的矩形光带,改善了激光热处理、淬火、熔敷和喷粉焊接等的激光加工质量.     

激光器的光束特性在材料加工中的作用

激光器的光束质量、功率、光的波长以及偏振状态是影响激光加工的几个主要参数。本文论述了材料加工对激光光束质量的要求以及光束质量的评定标准，分析了光束质量、直径与波长对光的传输、聚焦与加工性能的影响，归纳了不同功率密度时激光能量的吸收机制以及波长的影响，讨论了激光的偏振及其应用。     

激光光束光斑诊断仪探针微孔的设计与加工

针对激光加工大功率激光光束光斑诊断仪的要求,对探针微孔的加工要求进行了分析,介绍了微孔加工的系统,实现了对探针微孔的加工．     

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。     

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。     

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．     

激光光束直接测量模型

针对空心探针方法,对探针微孔孔径、测量点数对测量精度的影响进行了分析,建立了光束直接测量的模型,并进行了计算. 当被测光束与探针微孔孔径比为1%时,相对误差小于2%;每条扫描线的测量点数为30时,误差小于0.2%,得到了满足测量精度要求的微孔的孔径、测量点数,实现了对大功率激光功率分布的有效检测. 此结果适于光束直接测量的应用.     

Numerical Simulations on Buckling Failure of Preloaded Cylindrical Shell Irradiated by High Power Laser Beam

With finite-element software ANSYS 7.0 and simple thermal-mechanical coupling constitutive relations, the buckling failure of preloaded cylindrical shell irradiated by high power laser beam was studied by numerical simulations. The buckling mode and buckling critical loading were analysed for different preloading conditions. The influence of laser intensity, beam irradiation time, preloading conditions and geometric parameters of cylindrical shell on the buckling mode were discussed. The numerical results show that: ① the buckling deformation of the cylindrical shell was concentrated in the area of laser spot and the radial buckling was the main buckling mode,② a linear relationship between the buckling eigenvalue and the maximum temperature at the center of laser spot was approached,③ the buckling failure of cylindrical shell was attributed to the coupling effect of the material softening and the radial deformation in the laser spot, and hence to raise the stiffness of the material would enhance the ability for anti-irradiation of structure substantially.     

泵浦光的离轴对激光器性能影响

利用光纤耦合激光二极管端面泵浦固体激光器,研究了在近阈值条件下,泵浦光偏离振荡光谐振腔轴线距离的变化对激光器输出模式、阈值功率、斜效率和光束质量的影响．实验结果表明,当泵浦光相对振荡光谐振腔轴线的偏离量增加时,激光振荡阈值、斜效率和光束质量因子将增大;激光输出模式从低阶向高阶厄米-高斯模转变,并且在相同的泵浦光偏离位置下,随着泵浦光电流的增大,晶体热效应显著,模式竞争加剧,会出现高阶向低阶厄米-高斯模的转变．     

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。     

高功率单管半导体激光器光纤耦合技术

高功率半导体激光技术的快速发展使得单元器件性能实现了重大突破,但在光束质量上仍存在较大的缺陷,难以同时得到较高的输出功率和亮度。探索将激光器快慢轴分别准直后直接耦合进入光纤,既可以避免使用到复杂光学系统又可以获得较高的输出功率。实验选取四只工作电流为2A,输出功率分别为1.636W、1.662W、1.659W、1.643W的980nm的单管半导体激光器作为光源,通过空间合束技术耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤中,输出功率3.41W,光纤耦合效率为51.7%。     

激光光束质量测量系统技术的研究

为适应社会对高质量激光器的需求,提高光束质量的前提是能获得其准确的性能参数。设计了一款基于机械系统、光学系统、电子学系统组成的M~2因子光束质量测量系统。其创新点在于系统的智能化。系统通过步进电机自动控制整个平台使得CCD相机采集到多点的激光切片图像,完成图像的采集后传输给计算机,由软件进行数据处理与算法分析,最终会在上位机中看到激光的光强分布图及处理结果。实验结果表明,系统可以对200~1300nm范围内的激光光束质量进行测量鉴定,进而对提高光束质量提供可靠依据。     

激光光束质量测量过程中的CCD噪声影响分析

在激光光束质量的测量过程中,由于CCD的噪声影响以及环境背景噪声的影响,对光斑图像带来一定的影响,从而影响光束质量的测量精度。为此,主要分析了CCD的各种噪声影响,然后提出了针对不同噪声的图像处理算法,实验数据表明该图像处理方法有效地减少噪声对光束质量测量带来的影响,可得到更为真实可靠的激光光斑能量分布,对于后续地评价激光光束质量具有重要的借鉴意义。