真空电子束烧结Nd∶YAG陶瓷材料

采用真空条件下的电子束扫描加热方法烧结Nd∶ YAG陶瓷材料,研究真空电子束烧结技术和工艺参数,并对Nd∶ YAG陶瓷材料的结构和性能进行了测试,室温下得到了和Nd∶ YAG单晶接近的荧光光谱.     

应用Nd∶YAG激光加工连杆初始裂解槽

为改善连杆裂解槽加工精度和质量,进而提高裂解连杆的成品率,通过试制两种连杆产品,确定了激光加工参数。采用Nd∶YAG固体激光器对两种类型的连杆进行了裂解槽激光加工试验,分析了采用不同切割参数加工的裂解槽质量,并对激光切割参数进行了优化。结果表明:激光峰值功率、离焦量、切割速度、脉冲频率、辅助气体压力、激光入射角等对裂解槽的加工质量均有很大的影响,其中激光峰值功率2.4kW,脉冲时间0.4ms时,切槽深度为0.453～0.457mm,当脉冲频率与切割速度比值约为3,在非正离焦量状态下,所加工的裂解槽对连杆的裂解非常有利,能够满足M0406连杆的裂解质量要求。     

染料调Q的Nd3+∶YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+∶YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性。结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也可能变化较小,也可能完全随机。产生偏振性的具体原因有待进一步研究。     

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36 ℃,仅增加约16 ℃,这远低于静止泵浦时的142 ℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。     

串联光伏电池非晶硅薄膜的Nd3+∶YAG激光辅助掺杂与同时毛化

对结合激光辅助掺杂和毛化方法合成的光伏电池用Sb掺杂非晶硅薄膜进行了研究.首先,用阈值通量为460mJ/cm2的激光照射镀有200～300 nm厚Sb的非晶硅薄膜进行施主扩散.为激活施主,样品用230mJ/cm2的低激光通量再一次进行处理.进行施主激光扩散和活化时,激光光斑的重叠度达到光斑大小的90％,因此随后诱发了薄...     

基于半导体可饱和吸收镜实现闪光灯抽运Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模

基于同一块半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模。实验结果表明:腔长较小时,激光器运转在调Q状态,调Q脉冲宽度为90 ns;随着腔长的增加,调Q脉冲中出现调制,而且调制深度随着腔长的增加而加深。当腔长为140 cm,全反射凹面镜曲率半径为300 cm时,激光器运转在稳定的被动锁模状态,输出的锁模脉冲序列能量为27 mJ、脉宽为35 ps。实验比较了SESAM器件在平凹稳定腔和平凸非稳腔激光器中实现被动锁模的差异,并给出理论解释。SESAM有望取代有机染料成为闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器理想的被动锁模器件。     

连续Nd:YAG激光光纤耦合效率的实验

对0.6mm芯径3m长光纤输出100W连续Nd:YAG激光的光纤耦合效率进行了实验分析。围绕光纤耦合效率相关的量:激光模式、发散角、数值孔径、焦斑直径、精密光纤耦合器等问题进行了讨论;并给出实验结果:3m长光纤输出0～100W激光耦合效率典型值≥87%,最佳值为90%.     

染料调Q的Nd3+∶YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+:YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性.结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也...     

四程抽运Yb∶YAG薄片激光器

设计了四程抽运的Yb∶YAG薄片激光器。选用掺杂原子数分数为10%,几何尺寸为Φ10 mm×300μm的薄片状Yb∶YAG晶体,采用铟焊工艺将其焊接到水冷系统上,用可调式恒温水箱对其进行温度控制。使用两个Φ=30 mm,R=50 mm的球面反射镜,完成了四程抽运。利用蒙特卡罗方法对抽运光斑的大小进行了计算,将反射镜轴向与光纤头轴向夹角控制在12°以内,以使抽运光斑半径与基模光斑半径比符合模式匹配原则。在LDA抽运功率为4.13 W时,获得了最高功率为670 mW的1030 nm连续激光输出,光-光转换效率为16.2%。实验结果表明:该结构可降低激光介质的热透镜效应和应力双折射效应,获得高光束质量的激光输出,但散热系统和焊接工艺需进一步优化。     

用Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料

用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,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。检测了0.85mm厚的殷钢薄板对焊接头的硬度、成分以及拉伸强度。结果表明:激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区面积的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85mm厚度薄板的对焊,并且获得形貌良好的焊缝。焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体强度相当,显微硬度略低于基体硬度。     

YAG电光调Q激光器发光特性的测试

电光调Q技术是利用晶体的电光效应来实现Q突变的方法。在电光调Q激光器上,就激光器静态状态下氙灯光和出射激光的波形、激光发光阈值等状态进行了测试;并就调Q状态下的激光波形的变化及脉宽、峰值功率等进行了测试与讨论,从而对电光调Q激光器的发光特性给出了较为完整的测试。结果证明该测试方法直观可靠,对了解和掌握电光调Q激光器有较大的帮助。     

大功率Nd:YAG激光焊接过程同轴视觉传感

利用半透半反分光镜片成功地解决了激光焊接同轴视觉传感技术中同轴成像光信号分离提取难的问题,建立了大功率Nd:YAG激光焊接过程同轴视觉传感系统。针对无辅助照明光的激光焊接同轴视觉图像成像信号的特点,设计了相应的中值滤波和同态滤波来消除图像的低频噪声和增强图像,并基于图像阈值分割技术搜索、检测出了熔池和小孔图像边缘的位置。最后,利用Hough变换对图像边缘进行曲线拟合得到熔池和小孔边缘曲线的拟合方程并从拟合结果中求得熔池和小孔的二维尺寸。     

微波烧结对陶瓷材料密度影响的探究

不同的烧结温度会导致陶瓷的致密度不同,本文以不同烧结时间下的陶瓷为研究对象,对其致密度的不同进行分析,进而讨论其中的原因,并对陶瓷的相关密度测量的方法进行分析,进而展望陶瓷的发展。     

超脉冲技术在连续Nd：YAG激光切割中的应用

1．概述最近几年,GSI集团激光事业部在泵浦Nd：YAG光源的研发和应用方面进行了多项原创性研究,以发挥其最大性能。研发工作主要集中在大功率（400～2000W）、连续波长（CW）的激光系统。该系统除连续波长模式外,还可以工作在脉冲或可调输出功率模式下,与传统连续模式相比,峰值功率可提高两倍。GSI集团首先在20世纪90年代初提出这项技术,并成功地在焊接和切割领域获得应用。     

染料调Q的Nd3+:YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+:YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性.结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也可能变化较小,也可能完全随机.产生偏振性的具体原因有待进一步研究.     

串联光伏电池非晶硅薄膜的Nd~(3+):YAG激光辅助掺杂与同时毛化(英文)

对结合激光辅助掺杂和毛化方法合成的光伏电池用Sb掺杂非晶硅薄膜进行了研究。首先,用阈值通量为460mJ/cm2的激光照射镀有200～300nm厚Sb的非晶硅薄膜进行施主扩散。为激活施主,样品用230mJ/cm2的低激光通量再一次进行处理。进行施主激光扩散和活化时,激光光斑的重叠度达到光斑大小的90%,因此随后诱发了薄膜表面的毛化。多晶毛化峰由扫描电子显微镜、喇曼光谱、原子力显微镜等多种表征手段进行了验证,处理后的样品其正面和背面的拉曼光谱均出现了521cm-1的晶体峰值。样品的n型特征得到了Hall效应测试的证实,同时证明了掺杂的有效性。表面毛化粗糙度达到450nm,并且观测到了光电导和吸收光谱的增强,这些均证实了样品光伏性质的改善。     

电子束选区烧结系统粉末操纵装置设计研究

简要探讨了金属零件快速制造技术的发展前景以及电子束快速制造技术的优势,指出电子束快速制造技术将在快速制造领域占有重要位置.从电子束选区烧结系统总体出发,对粉末操纵装置的功能与设计需求展开分析,提出电子束加工对粉末操纵装置的特殊要求,并结合选区烧结系统对粉末操纵装置的要求,通过对可选方案的分析,完成了粉末操纵装置的机械与总体布局设计.     

陶瓷喷嘴Nd:YAG激光精密打孔应用研究

通过在陶瓷喷嘴上进行激光打孔的多种工艺参数试验，分析了激光能量、脉冲宽度和激光频率等对打孔质量的影响，摸索出了一套切实有效的激光打孔工艺参数，较好地解决了小孔锥度问题，加工出了合格的陶瓷小孔样品。并对激光加工工艺参数进行了多因素分析，探讨了多种加工工艺参数对加工小孔锥度的影响。     

激光二极管阵列侧泵浦Nd：YAG板条的热效应

为解决激光二极管阵列侧泵浦激光板条引起的热效应问题,通过对侧泵浦板条温度场与热形变场分布的解析研究以及对激光二极管阵列侧泵浦激光板条工作状态的分析,建立了符合实际情况的热模型,提出了求解Poisson方程的新方法,得到了侧泵浦板条温度场与热形变场的一般解析表达式.以Nd:YAG板条为例,分析了侧泵浦Nd:YAG板条温度场、热形变场的分布情况.并结合全固态激光器的设计需要,定量研究了激光二极管阵列取不同泵浦功率与不同泵浦光斑时Nd:YAG板条的温度场分布情况.计算结果表明:使用输出功率为 30 W的激光二极管阵列侧面泵浦Nd:YAG板条,若耦合到板条侧面的高斯光斑半径为150 μm、板条钕离子掺杂质量分数为 1.0%时.板条泵浦面具有102.3 ℃的最高温升,泵浦面与通光端面产生 1.54 μm和2.66 μm的最大热形变量.激光板条温度场解析方法解决了使用数值分析法造成研究精确度不高的问题,该方法还可以应用到激光系统的其他热问题研究中,为减弱激光系统中的热问题提供理论依据.     

LD端面泵浦Nd∶LiGd(MoO4)2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性.实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2％.在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550 mW,对应的光光转换效率分别为11.3％和6.7％.在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135 mW,对应的光光转换效率分别为2.8％和1.7％.当重复频率为10 kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153 ns.实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061 nm,c切晶体为1 068 nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用.