基于LIBS及时间分辨特征峰的激光除漆机理研究

激光除漆是一种高效、清洁的新型清洗技术，对激光除漆物理过程和机理的研究是该技术发展的关键。基于LIBS技术，测量得到油漆去除过程中等离子体的发光光谱，计算出油漆样品去除前后等离子体的电子密度和温度，研究了油漆中特征元素对应的光谱特征峰强度随时间的变化情况。结果表明，随着激光作用脉冲数量的增加，油漆去除深度逐渐增加，等离子体电子密度和温度在将漆去除干净的最后几个脉冲作用时呈下降趋势。油漆中Ti元素的所对应的特征峰信号持续时间为2个μs，油漆去除前后信号强度呈现跳跃减少，该现象可用于快速、准确、实时的判断油漆去除情况。     

扭曲光束的产生及表征

对于光斑主轴在传输过程中不停变化的扭曲光束,采用光斑主轴方向上的光束传输比对光束质量等特性进行表征和描述并不全面。针对扭曲高斯光束,在光束传输矩阵的理论计算的基础上,研究了通过双柱透镜产生扭曲光束的方法;推导得到了光束在交叉方向上光束传输比的表达式,并定义了一个新的物理量-光束的扭曲系数;分别采用光束传输矩阵和数值模拟,得到了不同柱透镜之间夹角和间距下的扭曲系数,通过光束传输比和扭曲系数共同对扭曲光束进行表征。结果表明,相比于单纯的光束传输比,两者的组合能够更好地对扭曲光束进行表征。通过实验对理论和仿真结果进行了验证,理论结果和实验结果相符。     

基于发射光谱及成分分析的激光除漆机理研究

基于激光诱导击穿光谱和X射线能谱技术,测量了激光与油漆作用时发射光谱及作用前后元素成分的变化,以此研究了激光除漆的机理。实验测量了不同纳秒激光能量下激光诱导击穿油漆表面的光谱,计算了等离子体的电子密度和温度。通过扫描电子显微镜对油漆烧蚀形貌进行了分析,采用X射线能谱仪测量了烧蚀前后油漆成分的变化。研究结果表明,等离子体电子密度、温度以及烧蚀区域大小都随着入射激光能量的增加逐渐增加。在激光作用前后油漆中碳(C)含量明显降低,原子百分比从78.25%降低到67.07%,说明激光与油漆作用过程中发生了烧蚀。通过对比钛(Ti)元素、C元素和铝(Al)元素的相对原子比例,表明更高的激光能量下油漆烧蚀的更剧烈。该工作对深入研究激光除漆机理有重要意义。     

CCD非线性效应对剪切干涉法波前检测的影响

利用径向剪切干涉法检测高功率激光波前时,由于探测器CCD非线性效应,在频谱中引入了除基频外的二级、三级等高次频谱分量,增加了频谱混叠的可能,使得对有用信息提取困难,降低了波前检测精度。从理论上分析了CCD非线性效应产生高次频谱分量和导致频谱混叠的原因,给出非线性条件下避免频谱混叠的条件,提出了通过提高空间载频的方法来减小或消除CCD非线性效应导致的频谱混叠。计算机模拟和实验结果表明,该方法能够有效抑制频谱混叠并显著提高波前检测精度。     

多结级联垂直腔面发射激光器失效分析

对自主研发的940 nm大功率三结垂直腔面发射激光器(VCSEL)单点器件的高温高电流老化失效后的器件进行了失效分析研究.首先,通过热阻测试确定了加速老化实验的结温,并计算了老化加速因子为104.随后,对老化过程中产生的失效器件进行失效分析.通过老化前后器件L-I-V、正反向V-I、光学及红外外观、近场光斑及透射电子显...     

增益介质位置对腔外倍频效率的影响

采用MgO掺杂的周期性极化铌酸锂晶体作为非线性晶体,搭建了线性平-凹腔结构的外腔式倍频系统,分析了增益介质和输入耦合镜之间的距离对二次谐波转换效率的影响。实验中,使用光纤耦合二极管泵浦Nd: YVO₄激光器作为基频光源,通过改变增益介质和输入耦合镜的间距,测量了激光器的纵模数量、锁模脉冲稳定性、基频光线宽以及光-光转换效率。实验结果显示,增加增益介质和输入耦合镜之间的距离,可以在一定程度上提升自锁模脉冲的稳定性并有效减小基频光线宽。当泵浦功率较高时,适当增加该间距可以有效提升二次谐波转换效率。     

基于混合锁模的耗散孤子掺铒光纤激光器

从一种简单、全光纤结构的混合被动锁模掺铒光纤激光器中,得到了高稳定性、宽光谱的耗散孤子。激光器结合了半导体可饱和吸收体和非线性偏振旋转两种锁模机制,并运行在正常色散区内;通过色散管理,激光器能产生光谱宽度39.1 nm和时域宽度178 fs的孤子脉冲序列。激光输出的中心波长为1.55μm,重复频率约为34.3 MHz,单脉冲能量在0.33 nJ左右。与此同时,激光器的斜效率也约等于15.5%;室温工作下,激光器能实现自启动锁模,且运行在稳定单脉冲输出状态的时长在15 h以上。     

不同光斑遮挡度对6结GaAs激光能量转换芯片性能的影响

激光在空间进行实际传输的过程中存在不同障碍物遮蔽的情形,这将影响激光无线能量系统的输出特性,探究遮蔽度对光电转换效率所产生的影响则非常重要。通过6结等效二极管模型的理论模拟和实验研究了遮蔽度对6结激光能量转换芯片的性能影响。实验采用808 nm波长激光器作为光源,针对五种功率下的4种遮蔽度情景,对6结GaAs激光能量转换芯片的I-V曲线进行了实验测量,得到了光电转换效率与遮蔽度的关系。实验结果表明,光功率相同时,随着遮蔽度增加,6结激光能量转换芯片的短路电流、转换效率、开路电压减少。理论结果和实验结果一致。同时研究了存在遮蔽时,通过优化电路给出一种有效获得更高功率的优化策略。理论上分析了优化后电路相对于串联电路可获得更高的最大功率点,并且通过实验验证理论模拟的正确性。