超疏水铝导线的制备及其防覆冰性能研究（英文）

本文利用晶体缺陷的优先刻蚀原理在铝导线上制备出具有微-纳复合结构的超疏水表面,并分别使用扫描电镜和接触角测量仪对超疏水铝导线的微观结构和浸润性进行了研究.随后利用自制的覆冰实验平台对不同环境温度下超疏水铝导线表面的结冰过程进行了研究,结果表明低温条件下合并水滴在超疏水铝导线表面的跳跃滚落能有效阻止覆冰的形成,动态覆冰实验结果表明超疏水铝导线只能抑制覆冰的形成但不能抑制覆冰的积累.对进一步研究超疏水铝导线的防覆冰性能提供了新思路.     

CO2激光热熔法除冰的研究

介绍了CO2激光在高压线除冰中的实验研究情况.由于直接热融法除冰效率较低,提出了激光热融加上冰块自身重力脱落法除冰的实验方案.利用功率为35 W的CO2激光照射冰块与绝缘子的接触面,降低其粘结力以致整体脱落从而达到除冰的目的,测得除去1 kg冰需要90kJ的能量,耗时26 min.     

基于现场图像处理的输电线路覆冰测量系统

对于电力系统而言,高压输电线路及绝缘子在冬季覆冰容易造成短路、闪络等问题.已有的基于图像的输电线路覆冰厚度测量技术,需要将图像数据回传,运行适用范围小且成本较高.本文提出一种基于现场图像处理的输电线路覆冰的监测系统,并详细介绍系统组成.系统通过摄像机采集覆冰图像,传感器监测微气象信息,图像处理获得实时的线路覆冰厚度,并将覆冰厚度和微气象信息通过全球移动通信系统传输回监控中心.搭建了基于气候实验室的标定系统,对测量系统进行了标定和实验.监测系统能够实现覆冰在线监测和微气象在线监测,性能稳定重复性好.     

激光除冰光学系统的设计与参数分析

基于实际激光除冰过程对光斑尺寸与作用距离的需求,根据激光器功率与抗激光损伤阈值的工艺参数,确定激光除冰光学系统的纵向长度与横向尺寸,据此设计了作用距离为100~500m且光斑尺寸为200~600mm可调的抗高功率损伤光学系统.针对激光作用距离、光斑尺寸与调焦距离的关系曲线进行了理论计算与模拟仿真,仿真结果表明系统可实现所需的作用距离与光斑,并经实际样机实验得以验证.     

高功率皮秒紫外激光器新进展

高功率皮秒紫外激光器在高精密加工、激光医疗、光电对抗和光伏产业等领域有重要应用,近年来成为固体激光新光源研究热点。本文对国内外基于和频技术的高功率皮秒紫外激光器研究新进展进行了归纳和总结。首先,阐述了和频工作原理,介绍了和频产生皮秒紫外激光的非线性晶体;然后,介绍了国内外高功率皮秒紫外激光器的新进展,包括:高功率皮秒紫外激光器、高峰值功率皮秒紫外激光器、高功率和高峰值功率皮秒紫外激光器。最后,展望了高功率皮秒紫外激光器的进一步发展及应用。归纳和总结表明:高功率皮秒紫外激光器在国外较成熟,国内在该领域的研究刚刚起步。光子晶体光纤和碟片激光器输出基频光的皮秒紫外激光器有突出的优势,已成为皮秒紫外激光产业的主力军。     

半导体激光泵浦的外腔YAG激光器国内首次运转

中国科学院上海光学精密机械研究所“激光技术开放研究实验室”于1991年7月8日采用本所“半导体光电子学实验室”研制的一维锁相列阵半导体激光器泵浦外腔YAG激光器获得1.064μm激光输出。外腔结构的实验成功为进一步研究和发展半导体激光泵浦的固体激光器打下了基础。 对于半导体激光泵浦的YAG激光器,为了减少激光腔内的损耗,从而降低激光阈值,国内外在研究初期都采用全内腔的单块(monothic)YAG激光器,随着腔内倍频和增大激光输出等研究的发展和需要,又发展为外腔方式。     

光学薄膜抗激光损伤研究发展

随着大能量/高功率激光器的发展需求日益突出,光学薄膜的激光损伤阈值逐步成为激光器发展的瓶颈,受到国内外高能激光器研究领域的广泛关注。阐述了光学薄膜激光的损伤机理、激光损伤阈值测试平台及方法,结合自身研究成果,综述性分析了国内外光学薄膜抗激光损伤技术与手段研究的发展情况,主要包括离子束预处理、离子束与退火后处理、虚设保护层等;重点提出了磁过滤结合激光沉积的复合沉积技术,并建议加速推动无缺陷沉积的原子层沉积技术,为大幅提高光学薄膜抗激光损伤能力、满足当前需求提供了理论基础。     

高功率平面波导激光器研究进展及分析

平面波导激光器的激光介质既能实现大模体积运转,又在一维方向起到波导作用从而获得高光束质量激光输出,近年来成为高平均功率固体激光器的重要研究方向之一。对国内外平面波导激光器的研究进展进行了归纳总结,对比和分析了平面波导的双包层波导结构、梯形波导结构和自成像结构等结构特点,分析了平面波导结构的发展及趋势,并提出了平面波导激光器发展成为高功率激光器的一些限制因素。     

单频光纤激光器研究进展

单频光纤激光器在激光武器、激光雷达、空间激光通信、相干光通信、高精度光谱测量、引力波探测等领域有着广泛的应用前景,受到了研究者的极大关注。从1.0,1.5,2.0μm三种典型工作波段进行归类,综述了单频光纤激光器的国内外研究现状,内容涵盖了单频光纤激光产生、噪声抑制、线宽压窄、连续与脉冲单频激光放大等技术。此外,结合了本课题组在单频光纤激光器方面的研究工作,着重介绍了基于单振荡器和主振荡功率放大器结构的单频光纤激光器近年来的研究进展,并展望了单频光纤激光器的未来发展方向。     

脉冲Nd:YAG激光熔覆修复塑料模具工艺参数的优化

 激光器的电压、电流、脉冲宽度、脉冲频率与激光的扫描速度、光斑直径等工艺参数直接影响着脉冲Nd:YAG激光熔覆质量。为了简化工艺调整过程，提出了重叠率的概念，并进行了理论推导，建立了重叠率与脉冲频率、激光扫描速度、激光光斑直径相互关系的方程式。利用预置法在低碳钢基体上熔覆Ni基合金粉末,获得了2组最佳工艺参数，即单脉冲能量、重叠率分别为6.7 J,97.4%和21 J,69.4%。研究表明：在单脉冲能量和重叠率一定的条件下，改变电流、脉宽、脉冲频率及熔覆速度不会影响熔覆质量。     

激光聚变驱动器的光束相干性及其控制:回顾与展望

高功率强激光与物质相互作用蕴藏着丰富的非线性效应,激光聚变驱动器的光束具有高度相干性,它在光束传输过程中极大地凸显了这种效应,并不可避免地制约着激光功率的提升和激光能量的有效利用。回顾激光聚变驱动器的发展史,在提升激光输出能力的主线外,还存在一条与光束相干性做斗争的暗线贯穿其中。以激光与物质相互作用为牵引,从高功率强激光传输中非线性效应抑制和激光等离子体相互作用的抑制两方面回顾了激光聚变驱动器光束相干性的控制现状,并针对潜在需求,展望了未来高功率激光发展的创新技术。     

射频板条CO2激光器输出光束的光学变换

射频激励板条CO2激光器输出激光近场光斑近似为一条线,远场光斑为O形图样。在垂直于光束传输方向的平面内,光束在一个方向发散很大,无法用于激光加工。根据激光器不同的激光功率级别及光束尺寸,分别采用了圆柱面镜、滤波光阑、扩束望远镜等不同组合的方法,将200 W激光器输出光束变换成远场光束为Φ6、近似TEM00模的圆形光束,500 W激光器远场光束为Φ10的低阶模的圆形光束。成功用于激光切割。     

高能激光束在线测量系统的光强衰减设计

 针对环形光刀取样式高能激光束在线测量系统应用中光电探测器线性饱和功率密度低而被测高能激光功率密度高的特点,采用对取样激光扩束和介质膜衰减片级联衰减的方式,实现了数千倍的线性光强衰减。介绍了环形光刀扫描取样及其扩束衰减原理,并对介质膜衰减片在激光入射角 0°~15° 和功率密度1~1 000 W/cm²条件下的透过率特性进行了分析,用实验验证了该光强衰减设计的有效性。     

10.6μm激光诱导扩散中热致破坏的抑制

在半导体激光诱导扩散实验中,用连续波CO2 10．6μm激光聚焦后照射基片表面。为实现局部区域的选择扩散,激光光斑半径仅数十微米。要使曝光区温度达到扩散实验要求,必须使曝光区功率密度很高。另一方面,Si、InP等半导体材料对10．6μm波长激光的吸收系数随温度的升高而增大,这导致实验时容易产生热致破坏,损伤基片。在分析热致破坏的产生机理后,提出了在聚焦激光束照射下,曝光区温度的数值计算方法。计算结果表明,在半导体基片初始温度为室温时,以恒定功率的激光束照射基片,曝光区温度不能稳定在扩散试验需要的温度范围。在此基础上,提出了预热基片及对曝光区温度进行实时控制等抑制热致破坏的方法,有效地克服了这一困难。这对于用激光微细加工制作出高性能的单片光电集成电路(OEICs)器件有重要意义。     

Low-power-pumped high-efficiency frequency doubling at 397.5 nm in a ring cavity

We report low pump power high-efficiency frequency doubling of a fundamental laser beam at 795 nm, corresponding to the rubidium D1 line, to generate UV light at 397.5 nm using a periodically poled KTi OPO4（PPKTP） crystal in a ring cavity. We obtain maximum stable output power of 49 m W for mode-matching pump power of 110 m W, corresponding to 45% raw efficiency（56% net efficiency when considering the output coupling mirror’s 80% transmission）. This is the highest efficiency obtained at this wavelength in PPKTP with such low pump power. We obtain 80% beam coupling efficiency to single-mode fiber, demonstrating high beam quality.     

基于蒙特卡罗法的水下激光光幕探测性能研究

为了提高水下激光光幕的探测性能, 根据水下光束传播规律, 构建了水下激光光幕探测模型, 基于蒙特卡罗模拟方法对水下激光光幕探测性能进行研究。基于水下激光光幕探测模型, 利用MATLAB软件进行仿真, 分析海水衰减系数、初始功率及传输距离对水下激光光幕传输的影响。仿真结果表明:海水的衰减系数越小, 水下激光光幕传输率受到的影响越小。海水参数和传输距离一定时, 随着初始功率的增加, 只会影响到达探测端的最终功率, 但对传输率影响不大。当海水衰减系数一定, 传输距离为1 m时, 其传输率约为15%且变化稳定; 当传输距离增加到30 m时, 传输率在5%以下。     

5—200?范围激光等离子体X射线辐射特性研究

利用带有针孔的透射式光栅光谱仪研究了激光等离子体X射线辐射的原子序数依赖性和激光功率密度对辐射的影响。得到了波长为1.06μm,平均功率密度为5×10¹⁴W/cm²的激光辐照条件下Z=6(C)到Z=79(Au)的不同原子序数激光等离子体X射线发射光谱。点聚焦和线聚焦激光照射方式下Al,Au等离子体X射线发射的对照实验结果表明,激光功率密度对低Z等离子体X射线发射的影响比对高Z的影响更明显。 关键词：     

Cassegrain激光发射系统的光路设计

为了提高激光探测系统激光的发射功率,在出射激光为基模的高斯光束的光路设计中,根据高斯光束经过光学系统的变换与传输特性,分析了系统采用Cassegrain望远镜时,其遮拦比以及入射光束束腰半径对光功率透过率的影响。通过具体的数值计算得出,随着遮拦比及入射光束束腰半径的增大,系统光功率透过率将减小,给出了望远镜遮拦比与发射孔径处光斑尺寸之间的最佳匹配关系,最后讨论了离焦误差（安装误差）为0.2mm时对出射光斑尺寸的影响。     

光纤耦合激光束输出光空间分布及其影响因素分析

通过分析光纤出射端面的光强分布,研究了光纤传输过程中激光二极管出射光束进入光纤时的指向角对出射端面光场分布的影响.提出一种影响光纤输出端光场的新因素,对数值孔径和光纤芯径两个影响因素进行了补充.在光纤传输过程中,将激光二极管出射的光束等效为大量光线,在二极管输出光的位置以及空间分布确定的情况下,使用光线追迹方法依次分析了单束和多束光的指向角以及光纤长度对出射面光强分布的影响.结果显示:单束入射光指向角的偏差会引起光纤输出端面光强极值位置的偏移,多束的情况可以导致光纤输出端光强呈现明显的环状分布,得出了入射光束指向角的偏差是影响光纤出射面光强分布和峰值位置的重要因素的结论,而光纤长度的变化对上述分布状况同样存在影响.     

Cutting glass substrates with dual-laser beams

In order to improve the cutting quality, a dual-laser-beam method was proposed to cut glass substrates in the current study, where a focused CO₂-laser beam was used to scribe a straight line on the substrate, and a defocused CO₂-laser beam was used to irradiate on the scribing line to generate a tensile stress and separate the substrate. The finite-element-method (FEM) software ANSYS was applied to calculate the temperature distribution and the resulting thermal stress filed. Through experimental study, it concluded that the glass substrate can be separated along an expected path with dual-laser beams and the cutting quality can be improved comparing with the cutting using a defocused laser beam alone. The relation between the cutting speed and the defocused laser power was also investigated in cutting glass with this method.