模切辊激光表面淬火的研究

用连续波CO2激光束对50#钢模切辊进行了激光表面淬火试验,研究了淬火层的显微组织及硬度分布.结果表明,50#钢模切辊经激光表面淬火后,硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成;模切辊变形很小,且表面硬度高,整体硬度分布较为均匀,能够达到技术要求.采用激光淬火技术对50#钢模切辊进行表面强化是可行的.     

CO2激光切割模切板的表面质量

为了评价CO2激光切割模切板表面质量,采用宏观、微观表面观察和碳元素含量测定这3种方法来研究CO2激光切割模切板表面附着炭层和激光功率、切割速度之间的关系。试验结果表明,模切板切割表面附着炭层的区域随着切割速度的降低而扩大;同一功率下,切割速度越大,切割表面条纹越明显,且随着切割速度的降低而逐步减轻直至消失;切割速度较低时,随着激光功率的增加,附着在表面的炭将减少;较高速度时,随着激光功率的增加,切割表面附着的炭层浓度相差不大,但是条纹不是很显著;顺着纹理方向的炭层沿着纹理方向平铺分布,垂直纹理方向的炭层呈蜂窝状分布,两者均存在有气孔,随着速度降低,网格间的气孔直径减小。该结果对分析激光切割馍切板表面质量是有帮助的。     

激光设备及器件

密封式射频CO2激光器,半导体泵浦固体激光器模块,高速光学扫描振镜,[编者按]     

线偏振CO2激光对非金属材料切缝的影响

为了研究线偏振CO2激光对高吸收率非金属材料的影响,采用线偏振CO2激光沿着不同的方向切割模切板,研究不同激光功率、切割速度、切割方向、辅助气体对切缝宽度的影响,同时对比线偏振激光切割低碳钢.试验结果表明,改变激光功率和切割速度对模切板进行切割,上、下切缝沿不同方向之间的宽度相差不大,即偏振性对高吸收率非金属材料模切板的切缝影响不大,但是对金属材料影响很大.辅助气体N2和空气对上下切缝的影响不大,从经济角度应优先选择空气;为了得到上下均匀一致的切缝,同一激光功率下,切割速度应小些,而同一切割速度下,激光功率应大些.     

射频脉冲CO2激光轧辊毛化技术及工艺实验研究

利用射频激励CO2激光器开发的轧辊毛化设备具有激光脉冲调制简单、结构紧凑、运行和维护费用低等优点.通过实验研究和讨论了射频CO2激光毛化中各种工艺参数的影响.在选取合适的辅助气体作用方式、压力和离焦量的情况下,实际测量结果表明激光重复频率、脉冲宽度、加工速度对毛化点大小和几何形状的影响最直接.     

激光切割模切板割缝垂直度问题研究

采用NEL-A系列国产轴快流CO2激光器与SLCM-1225数控激光切割机联机切割模切板,研究了模切板割缝与板面不垂直问题的成因。运用几何光学原理对激光束入射到聚焦镜(凸透镜)的几种可能路径进行了讨论,分析认为设备在使用过程中造成光路的微小偏差是引起割缝与板面不垂直的主要原因,并提出可以通过调节聚焦镜和喷嘴相对于光路的位置来实现模切板割缝与板面垂直度的调整。实验结果表明,聚焦镜的水平位置调整可以改变激光束能量对称中心线在聚焦镜上的入射位置,从而改变经过聚焦后的光束能量中心线的方向,进而改变模切板割缝与板面所成的角度。     

大气模式激光推进耦合系数的实验研究

为了研究大气压强对激光推进耦合系数的影响,设计了一座真空仓,利用真空泵系统控制仓内气压从4.6×103Pa到101.3×103Pa之间变化。采用单脉冲能量为20J的TEACO2激光器,对挂有光船模型的冲击摆进行大气模式激光推进耦合系数的测定。实验发现随着真空仓内气压的上升,冲量耦合系数逐渐增大,当气压值达到34.6×103Pa左右时,冲量耦合系数达到最大,随后伴同气压值的增加冲量耦合系数逐步下降。当入射激光单脉冲能量为10J时,冲量耦合系数的峰值处的气压值略有降低。从激光等离子体冲击波的角度对这一现象进行了初步的分析和解释,预测了能量对冲量耦合系数的峰值影响。     

CO2激光技术在工艺上的飞跃

CO2激光器主要在金属加工工业上用作切割与焊接工具。当人们观察这种气体激光器从科学试验室到作为标准机床和专用机床的工具这一发展过程时，就会认识到在提高坚固耐用的同时，提高功率是始终如一的发展趋向。如同各种工具的发展一样，提高可靠性和耐用性，降低保养花费是很重要的。     

RF激励CO_2激光器中的阻抗匹配分析

根据传输线中高频电磁波的传播理论及网络理论分析了射频（ＲＦ）激励ＣＯ２激光器中的阻抗匹配问题，获得了等效阻抗匹配网络的设计方法及计算有关参数的普遍表达式。这一结果同样适用于其它高频激励ＣＯ２激光器的阻抗匹配网络的参数计算     

TEA13C16O2激光器的实验研究

为扩展可调谐TEA CO2激光器的输出波长范围，增加差分吸收雷达可探测的物质种类，采用^13C^16O2代替激光器工作气体中的CO2成分。计算了TEA^13C^16O2激光器在Ⅰ波段两个分支上的小信号增益系数分布。利用平面光栅单色仪，在小型快调谐TEA^13C^16O2激光器的Ⅰ波段共测到了32条谱线的能量输出，输出范围为10.663～11.347μm。与采用普通CO2作为工作气体的情况相比，激光器谱线输出范围在长波长方向上有很大扩展，输出的最长波长由CO2的10.74μm增大到11．347μm。测得TEA^13C^16O2激光器的最高输出能量为107mJ，并给出了Ⅰ波段典型谱线脉冲的半峰全宽。     

CO2激光诱导液相局域沉积技术的探讨

通过多次尝试 ,发现He Ne激光器不适合用于激光诱导液相沉积技术。而对于输出波长在中红外波段的CO2 激光器 ,运用常规的方法 ,也不易实现金属在试片正面的液相局域沉积。介绍了一种新方法 ,并运用CO2 激光从水溶液中在环氧树脂基体的正面局域诱导沉积出了金属铜线 ,同时简要探讨了影响其沉积速率的几种因素。     

射频激励增益波导CO2激光器的光强分布

提出了一种新的射频(RF)激励增益波导阵列CO2激光器技术。为了提高输出激光光束质量,增强多个波导通道之间模式的耦合,通过在上电极刻上等距离的凹槽,形成一个个并列的子电极,使增益在电极横向具有周期分布特征。同时使用表面刻有周期性凹槽的相移全反射镜,实现了远场光束的极强相干叠加。研究了其近场和远场的光强分布情况。在气压为10.0 kPa,10.7 kPa的情况下,近场为长20 mm的若干个尖峰分布,远场为中心压窄的极锐尖峰。随着时间变化,只有光强峰值变化,相对强度分布保持不变。     

大理石的激光铣削加工试验研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对大理石进行铣削加工试验。系统研究了工艺参数对铣削量和铣削面质量的影响规律 ,并探讨了不同石材类别对激光铣削面质量的影响。利用优化了的铣削工艺对大理石进行多种形状铣削加工     

CO2激光焊接铝合金工艺的研究

在自己研制的5kW级横流CO2激光器上采用2～3kW低阶模功率输出,在20～120cm/min焊速下实现了1～4mm厚的6063型号铝合金的熔焊及对焊和1.5～4mm厚的LY12铝合金的对焊,并分析了工艺参数对焊接结果的影响     

保偏光纤激光器的实验研究

从耦合波方程出发,对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟,并对掺钕光纤激光器所需要光纤的最佳长度进行了分析.以808 nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层保偏光纤为增益介质,使用对808 nm高透,1060 nm高反的二色镜和垂直切割的光纤端面(4%的菲涅耳反射)构成法布里-珀罗(F-P)光学谐振腔,对保偏光纤激光器进行了实验研究.实验中测量了掺钕光纤的荧光光谱,并就不同抽运电流对激光器输出功率和偏振特性进行了研究,在波长1060 nm处得到了7.5 W的激光输出,斜率效率为56%.     

采用射频频率调制光谱实现半导体激光器稳频

利用半导体激光器可直接对注入电流进行高速调制的特点，将20MHz射频(RF)信号直接加在半导体激光器的高频调制端口，射频信号的一部分经过相移器后，与雪崩光电探测器(APD)所探测的饱和吸收光谱信号进行混频，经低通滤波器后产生了类色散曲线；将半导体激光器的输出频率稳定在铯原子D2线的^6S1/2(F=4)→^6P2/2(F'=5)的超精细跃迁线上，实验所测的10s内典型的频率起伏小于1MHz；这种稳频技术不需锁相放大器，具有可避免低频段较高的强度噪声和较大的频率捕获范围的优点。     

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.