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…     

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．     

光束质量对激光加工中光束行为的影响

在光束质量定义的基础上,阐述了光束质量对激光加工中光束的传输、聚焦、光束变换以及光束加工范围的影响．     

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。     

倒置离焦望远镜导光系统传输特性分析

利用透镜光束传输规律和光束质量因子M2的定义,阐述倒置望远镜导光系统在超重超大工件高功率激光加工中的传输特性,以及光束质量、光束参数、导光系统参数在加工范围内对稳定加工质量的影响,并对有效焦深给出一个更合理的解释.     

激光光束的空间整形理论基础及发展展望

对激光光束空间整形技术的理论基础、二元光学方法及典型应用进行了讨论;具体地分析了激光光束反射型整形变换、透射整形变换的数学描述及原理;介绍了用数值模拟分析激光光束空间域整形的过程;还对激光光束空间整形技术的发展现状作了说明,并对该技术的发展前景作了展望.     

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.     

准分子激光均束系统的研究

针对准分子激光的特点,利用透镜阵设计了一种准分子激光均束系统.其能量均匀度误差优于±5%,满足了准分子激光掩模投影加工和激光辐照的光束质量要求.     

飞秒激光高效并行微孔加工技术研究

针对飞秒激光加工微孔过程中加工效率慢的问题,提出基于GSW算法的液晶空间光调制器的并行加工技术。利用液晶空间光调制器模拟光栅产生多光束的方法和迭代算法的原理,运用GSW算法计算10×10阵列和字符"H""B""U""T"微孔群的多光束全息图,将这些全息图加载到SLM中,利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验。实验结果表明,本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.73,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34μm,多光束均匀性超过0.89。因此,此微孔加工技术是一种高效的并行加工方式。     

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．     

基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

双脉冲输出激光器设计

激光器作为一种重要的辅助光源已被广泛应用于用于材料加工、激光加工、精密测量和精密加工等工业环境中。文章设计了一种双脉冲输出光器,对其进行了理论及实验装置结构设计,并对设计进行了可行性验证试验,结果表明:在LD泵浦源的激励下,产生了最高功率达到0.57 W的双脉冲绿色激光;随着泵浦源电流的增大,得到的绿色激光的光功率越大,直到其达到峰值;通过光电转换,采用高速示波器进行双脉冲的光信号采集,检测出激光脉冲的周期和脉宽均为20μs。     

宽带送粉激光熔覆ZrO_2/Ni60A复合涂层组织及硬度分析

在304不锈钢外圆表面使用激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数进行优化,制备工艺性能良好的熔覆层.研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响.结果表明：激光功率为1.5 kW时为佳;随扫描速度增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度值较高,且沿熔覆层表面的垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层.     

平面镜反射式激光光幕靶测试技术研究

为解决分体式光幕靶结构易变形、靶面较小的不足,提出一种将发射和接收集成在一起的收发一体化激光光幕靶.采用线结构光半导体激光器作为发射光源,高反射率前表面反射镜作为反射装置,线性阵列红外光电二极管接收,构建了一种大靶面激光光幕靶.对有效光幕区内的光功率密度的分布进行了分析,在330 mm×400 mm靶面的原理样机上对气枪弹九穿过有效靶面波形进行了测试,给出了试验气枪弹丸过靶信号波形数据.平面反射式激光光幕靶原理正确可行,利用所提出的一体化光幕靶结构,选用适配激光光源可实现10 m×10 m面积的大区域光幕靶,满足光幕靶应用于常规弹丸测试要求.     

基于遗传算法的闭环自适应光学系统

介绍了一种基于基因算法的闭环自适应控制光学系统。这个光学系统由变形镜、计算机、半透半反镜、波前传感器和高压驱动器组成。通过基因算法调整变形镜37个独立电极的电压,可以改变变形镜的表面形状,从而补偿激光光束的畸变。经测量,这种自适应光学方法能够导致激光光束的平均斯特列尔比有80％的改善。     

一种大型闭式整体轧机牌坊的加工工艺研究

以4300宽厚板轧机为例,介绍了大型闭式整体轧机牌坊的结构特点,针对其关键部位——牌坊压下孔与窗口面及轨座面的设计要求,制定了合理的加工工艺方案与工艺流程,解决了大直径、深压下孔的加工难题,并用激光跟踪仪检测压下孔相对于窗口面的形位公差,有效地将形位公差控制在设计要求范围内,为各类大型平板轧机的制造加工提供了借鉴.     

激光干涉微纳双重结构调制周期的提取

为了制备质量更高的微纳双重结构,采用激光干涉光刻技术,分别搭建三光束、四光束和六光束光路进行光干涉,对干涉结果进行图像采集的实验。采用图像处理的方法对采集的图像进行处理,提取了微纳双重结构的调制周期,并与理论周期值进行比较,验证方法的可行性,为后续提取微纳双重结构的其它特征参数奠定了基础。     

抽油泵整体泵筒激光表面淬火

介绍了一种采用ＹＡＧ固体激光器对抽油泵整体泵筒激光表面淬火的新方法,该方法将管内机器人技术和激光淬火技术相结合,形成了方便可靠的泵筒激光处理系统,并用该系统进行了激光淬火工艺实验,结果表明,经处理过的泵筒表面硬度和耐磨性均有明显提高,找出了利用该系统对泵筒进行激光淬火理想的工艺参数。     

准分子激光加工工艺参数优化

本文采用准分子激光加工方法,选择不同的工艺参数对Al2O3 陶瓷材料试件进行加工,通过表面轮廓仪测量表面微观形貌,并计算其表面轮廓高度均方根值Rq.采用二次多项式拟合方法分析激光加工工艺参数对表面形貌的影响,即放大器电压、激光脉冲频率、激光扫描速度等工艺参数对表面轮廓     

端面泵浦光的焦斑位置对DPL性能的影响

为了研究端面泵浦固体激光器时,泵浦光焦斑位置对激光器输出性能的影响,建立了交叠积分的计算模型,计算了确定的谐振腔结构和泵浦光束分布时的交叠,数值模拟出了不同泵浦光焦斑位置时,激光器的输出性能.得到了该结构下泵浦光的焦斑位置,以及焦斑位置对激光器输出性能的影响.结果表明最佳阈值泵浦功率和斜效率对焦斑位置比较敏感,且焦斑位置位于增益介质中距离泵浦面1.3 mm时,激光输出功率最大,泵浦效果最佳.