光纤激光器时域瞬态特性的理论与实验研究

对掺铒光纤激光器的时域瞬态特性进行了理论与实验研究.理论模型从激光器的基本速率方程出发,通过求解增益光纤中的功率传输方程,得到激光器的时域输出结果.数值模拟了脉冲泵浦注入后激光器的瞬态特性,分析了激光器时域输出特性随泵浦功率及腔内损耗的变化规律.实验中采用上下沿功率均可调的方波泵浦掺铒光纤,通过可变光衰减器调解腔内损耗,观察激光器驰豫振荡特性,研究了激光建立的延迟时间与泵浦功率及腔损耗的关系.数值模拟与实验结果一致.     

全光纤激光相干合成实验研究

设计了由两支光纤激光器组成的迈克尔逊型全光纤激光器阵列.通过实验,分析输出光束的耦合相干性,分析两泵浦激光器泵浦功率比对耦合效率、泵浦效率及输出功率的影响,分析所设计的光纤激光器阵列的稳定性.结果表明:激光器阵列的输出功率等于子光纤激光器输出功率的相干合成,耦合效率相对稳定;未达到增益饱和的情况下,泵浦效率和输出功率均与泵浦功率比成递减关系.     

He-Ne激光器放电噪声的实验研究

本文报导了He-Ne激光器放电噪声的实验研究.通过改变激光器的结构、管内总气压和放电电流,在0～300千赫范围内可以观察到许多噪声现象.最后,提出了一些降低放电噪声的方法.     

紫外预电离TEA CO2激光器的实验研究

介绍了采用火花针紫外预电离高重复频率TEA CO2激光器系统的结构及其实验研究结果.该激光器的脉冲放电行为由旋转火花开关和高压脉冲触发器进行控制,并通过自动翻转电路实现对称张氏电极之间的均匀辉光放电.通过改变激光器工作气体气压、充气配比及注入能量,测量单脉冲输出能量.实验结果表明,激光器的输出能量及电光转换效率随CO2或N2充气压改变存在最佳点,最佳点与注入能量有关.输出能量及电光转换效率与总充气压呈线性关系.该激光器在单脉冲放电条件下比在高重复频率时能够注入更多的能量和充入更高的气压,脉冲能量最大输出可达53J以上,经过进一步地参数优化,该激光器最高的电光转换效率达到17%以上.     

固体激光与铜蒸气激光混合抽运的染料激光放大实验

采用倍频Nd:YAG绿光激光器与铜蒸气激光器混合抽运双级染料激光放大器的实验方法,通过抽运激光器精确的脉冲同步控制和匹配技术,获得了9.0W的染料激光输出,第二级染料激光放大器对抽运激光的提取效率达到了26.6%,系统总提取效率达到了13.6%.实验研究了染料激光输出功率和抽运激光提取效率随染料激光波长的变化关系.     

Er3+-Yb3+共掺DBR光纤激光器的实验研究

采用Er3 -Yb3 共掺单模光纤制作了DBR光纤激光器,有源光纤长度为10cm,光纤激光器为短腔结构.通过对不同前腔镜反射率的Er3 -Yb3 共掺DBR光纤激光器进行实验,得到了前腔镜反射率与激光器输出功率和阈值电流之间的关系,并对前腔镜反射率和有源光纤的长度的最优化选择进行了分析.     

100mW窄线宽低噪声光纤激光器的实验研究

利用国产高掺镱光纤和光纤布拉格光栅(FBG)对,通过分布布拉格反射式(DBR)谐振腔结构设计,实验研究了高功率、窄线宽、低噪声的光纤激光器;并对其输出激光特性进行了研究.同时,制作完成了一台全光纤结构的光纤激光器样机.     

高能炸药抽运光解碘激光实验技术

成功研制了高能炸药抽运光解碘激光器系统,实现了爆炸激光器装置的稳定激光输出,并获得了近百焦耳的激光输出能量.实验中分别测量了101.325 kPa下氩气中冲击波阵面的辐射光谱及冲击波阵面传播速度.该爆炸激光器系统利用七氟碘丙烷C3F7I作为激光工作物质,高能炸药作为抽运能源,实验中获得了较好的爆炸激光波形,激光脉宽(半峰全宽(FWHM))约34μs,最小光束发散角小于20 mrad.详细介绍了爆炸激光器的工作原理,针对具体的实验装置及实验技术路线进行了分析和描述.分别在不同实验条件下开展了相关爆炸激光实验,对实验结果进行了分析,并对影响爆炸激光输出的因素进行了分析和讨论,为进一步研制更大能量的爆炸激光装置打下了基础.     

固体相干激光雷达多普勒测速实验

采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的Q开关高重复频率Nd:YAG激光器为发射源,同时运用温度反馈控制,使种子光源和从动激光器自由振荡频率相匹配,实现稳定的单频输出.采用外差式相干探测的方法,测量运动目标的多普勒频移,从而达到测量运动物体速度信息的目的.根据实验现象,分析失谐频率△ω对外差探测的影响,提出了改进措施并应用于实验.比较已观测到的实验数据与理论计算值分析误差来源.     

光纤激光器的调制实验研究

为了得到光纤激光器的好的调制特性,对光纤激光器的偏振态控制与否进行了对比试验,发现激光器没有进行偏振态控制,调制后的信号为噪声,即无法调制;利用扭转光纤控制构成腔的偏振态,选频器采用保偏光纤上写入的光纤光栅研制的环形激光器,调制特性可以与半导体激光器相比拟.比较了利用半导体激光器与偏振态控制的光纤激光器100km传输实验结果,二者结果一致.研究结果有利于光纤激光器在光纤通信中的应用.     

激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析

有限元分析(FEM)是预测激光冲击强化处理(LSP)后材料的残余应力场、合理优化冲击参数非常有效的方法。通过对材料冲击响应过程的分析,建立了激光冲击强化处理的有限元分析模型,实现了激光冲击强化处理残余应力场的数值仿真。根据显式分析得到的材料内部各种能量变化过程,结合应力波理论,验证显式分析过程的正确性,提出显式分析求解时间的选择方法;分析了单次和多次冲击下材料内部的残余应力场分布,分析结果与实验结果非常接近。数值分析结果表明,表面残余应力在冲击区域内分布比较均匀,表层的残余应力梯度较小;多次重复冲击后,材料的残余压应力明显增加,残余压应力影响深度也显著加深;随着冲击次数的增加,材料的残余应力场趋于饱和。     

激光冲击波清洗K9玻璃表面SiO2颗粒的研究

光学元件表面的颗粒污染物会影响到光学系统的正常运行,为了解决此污染问题,采用激光等离子体冲击波清洗法移除K9玻璃表面的SiO2颗粒污染物。在激光器扫描模式下,实验研究此方法的清洗效果;在激光单点作用下,理论计算了颗粒位置、激光作用距离及激光能量对清洗效果的影响,并以实验加以验证。结果表明,通过良好地控制激光参量,采用Nd:YAG激光清洗K9玻璃表面的SiO2颗粒具有明显的效果;在激光单点作用下,计算结果与实验结果规律一致。     

工艺参数对激光烧结铁粉温度场演变的影响

综合考虑金属粉末激光直接烧结的热流施加和材料高温下热学性能参数与温度关系的非线性,基于ANSYS平台建立了移动高斯热源作用下激光烧结的三维瞬态有限元温度场模型,利用APDL语言编制程序实现热源移动,同时考虑相变潜热对温度场的影响.重点分析了激光功率、扫描速度和预热温度这三个重要的工艺参数不同组合下温度场的分布规律及传热学行为.模拟结果与先前实验结果吻合较好,表明可以利用此模型进行工艺参数优化,并为后续的应力场分析做好准备.     

体育器械用铝合金材料激光表面强化数值模拟

为研究激光表面强化技术在体育器械用铝合金材料的使用效果,利用有限元模拟方法完成激光表面强化过程的模拟分析。通过构建体育器械用铝合金材料物理模型,设定数值模拟边界条件等环节,实现体育器械用铝合金材料的激光表面强化数值模拟。选定实验对象,使用此数值模拟方法模拟加工过程。经实验结果证实,此方法模拟结果符合激光强化原理与技术特征,且数值模拟结果与实操结果较为贴近。在日后的研究中,可使用此技术设定激光强化参数,以此推动激光强化技术的发展。     

LNG船用薄板Invar36激光搭接焊工艺参量优化

为了解决殷瓦合金焊接中易出现的焊接缺陷问题,研究了液化天然气(LNG)船用薄板殷瓦合金搭接焊(上下板厚度均为1.5mm)工艺参量.通过设计制造气体保护盒,采用数值仿真分析和正交试验的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了殷瓦合金搭接焊最优工艺参量.结果表明,气孔缺陷在完全保护气下得到有效抑制,殷瓦合金搭接焊的最优工艺参...     

激光冲压TA2板小曲率成形研究

随着现代科学技术的飞速发展,对钛合金板材成形件的需求量日益广泛,由于采用传统的工艺成形钛合金比较困难,因而探索钛合金板材成形的新工艺和新技术具有十分重要的意义。笔者利用激光冲击波技术对钛合金板料进行了成形实验,所采用的激光波长为1.054μm,脉宽约23ns,能量35J左右,有效光斑直径为8mm,脉冲的重复率为0.5Hz。并用ABAQUS软件对激光冲压TA2 板料成形进行了仿真,探讨了激光参数、板料性能、约束边界冲击路径等条件对板料小曲率成形的影响,获得了在激光连续冲击条件下,板料成形深度、成形轮廓与激光参数、约束边界条件和冲击路径之间的变化规律。     

外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响.模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 dB/Hz左右.该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义.     

激光强化温度场的数值模拟与校验

采用MSC.Marc非线性有限元软件,对激光强化过程中的温度场进行数值模拟,分析了能量密度的变化对激光强化效果的影响。通过温度传感器测量激光强化时材料表面温度的变化来验证数值模拟的结果。模拟值与实测值基本吻合。结果表明,数值模拟结果可作为激光加工工艺参数选择的依据。     

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

利用三维点云的圆锥状弹头目标参数估计

以激光雷达三维点云对弹头目标形状、姿态、位置估计与目标识别为应用背景。针对导弹弹头的形状特点,将其近似建模为一个圆锥,并可通过6个参数来表征。提出了基于激光成像雷达得到的三维点云与Levenberg-Marquardt(L-M)算法的圆锥状目标参数估计方法,并指出这种方法也可用于对圆锥状目标的识别。通过仿真实验,给出了弹头参数估计误差与三维点云的距离分辨率、点云规模的关系。仿真和实测数据的实验结果表明:该方法在一定的观测距离分辨率下可以较精确地估计出圆锥状弹头目标的参数,并可以根据得到的参数以及对目标函数的优化结果,对目标进行识别。