透明激光陶瓷散射损耗分析

为了定量分析激光陶瓷中散射损耗对其透过率的影响,通过建立气孔尺寸分布模型,引入第二相体积比概念,并结合Mie散射、瑞利散射和全散射积分等理论,讨论了激光陶瓷中气孔、晶界第二相和表面粗糙度等引起的散射损耗对激光陶瓷透光性能的影响。研究结果表明：气孔率的大小将明显影响陶瓷透过率,且气孔尺寸分布决定了透过率包络的变化趋势;晶界和表面散射对透过率的影响主要集中在短波长处;在气孔率较低情况下,晶界第二相的存在是导致短波长处透过率急剧降低的主要因素。     

透明陶瓷透光性能的影响因素

研究了影响激光透明陶瓷透光性能的主要因素,讨论了陶瓷内部气孔和杂质颗粒等散射粒子、晶界结构中晶界折射率与晶粒折射率的差异以及晶界表面粗糙度等因素对陶瓷透光性能的影响,并定量分析了激光陶瓷透过率随气孔尺寸、气孔率、晶粒相对晶界折射率以及晶界表面粗糙度的变化关系。结果表明： 陶瓷的透过率随着气孔率的减小而增大,但透过率随气孔尺寸的增大而呈现出周期性振荡,且当气孔尺寸与入射光波长可比拟时,陶瓷的透过率会明显降低;在晶界结构中,晶界的折射率与晶粒的折射率相差越小,陶瓷的透过率就越高;晶界表面粗糙度越大,透过率越低。然而,晶界折射率不同于晶粒折射率,这使得其陶瓷透过率降低的程度比对晶界表面粗糙度的影响明显得多。在陶瓷制备过程中,需要重点排除尺寸与入射波长可比拟的气孔, 以抑制晶界结构中第二相的产生。     

透明陶瓷透光性能的影响因素

 研究了影响激光透明陶瓷透光性能的主要因素,讨论了陶瓷内部气孔和杂质颗粒等散射粒子、晶界结构中晶界折射率与晶粒折射率的差异以及晶界表面粗糙度等因素对陶瓷透光性能的影响,并定量分析了激光陶瓷透过率随气孔尺寸、气孔率、晶粒相对晶界折射率以及晶界表面粗糙度的变化关系。结果表明： 陶瓷的透过率随着气孔率的减小而增大,但透过率随气孔尺寸的增大而呈现出周期性振荡,且当气孔尺寸与入射光波长可比拟时,陶瓷的透过率会明显降低;在晶界结构中,晶界的折射率与晶粒的折射率相差越小,陶瓷的透过率就越高;晶界表面粗糙度越大,透过率越低。然而,晶界折射率不同于晶粒折射率,这使得其陶瓷透过率降低的程度比对晶界表面粗糙度的影响明显得多。在陶瓷制备过程中,需要重点排除尺寸与入射波长可比拟的气孔, 以抑制晶界结构中第二相的产生。     

气孔对透明陶瓷激光输出性能的影响

定量分析气孔大小和气孔率对陶瓷激光输出性能的影响,建立了气孔分布模型并结合Mie散射和固体激光技术相关理论,讨论气孔散射对陶瓷激光透过率和输出性能的影响。结果表明,气孔率对激光陶瓷的透过率和斜率效率有着决定性的影响。在给定的气孔尺寸分布下,气孔率越高,陶瓷透过率和激光斜率效率越低;在给定的气孔率下,气孔中心尺寸越大,陶瓷样品的透过率和激光斜率效率越低。减小气孔尺寸至0.3 m以下能有效提高激光斜率效率。气孔越大,激光阈值随气孔率增大而上升越快,越不利于实现激光输出。在实际工作中,改进和控制工艺减小气孔尺寸对提高陶瓷的输出性能同样有着重要意义。     

气孔对透明陶瓷激光输出性能的影响

定量分析气孔大小和气孔率对陶瓷激光输出性能的影响,建立了气孔分布模型并结合Mie散射和固体激光技术相关理论,讨论气孔散射对陶瓷激光透过率和输出性能的影响。结果表明,气孔率对激光陶瓷的透过率和斜率效率有着决定性的影响。在给定的气孔尺寸分布下,气孔率越高,陶瓷透过率和激光斜率效率越低;在给定的气孔率下,气孔中心尺寸越大,陶瓷样品的透过率和激光斜率效率越低。减小气孔尺寸至0.3 m以下能有效提高激光斜率效率。气孔越大,激光阈值随气孔率增大而上升越快,越不利于实现激光输出。在实际工作中,改进和控制工艺减小气孔尺寸对提高陶瓷的输出性能同样有着重要意义。     

激光反射镜的散射损耗分析与设计

在激光反射镜的光学损耗里,表面散射损耗(SSL)对高精密的激光仪器性能和实验影响尤甚,有时是致命的。本文根据光学膜系散射和吸收理论分析了反射镜膜系的SSL与吸收损耗,反射率以及膜系特点、材料之间的关系和矛盾,利用光场在膜系中的合理分配方法,设计了一种旨在减小SSL的新型激光反射镜膜系。设计结果表明,在相同设计下,用La₂O₅/SiO₂和ZnS/MgF₂构成的新的组合膜系的激光反射镜与通常的ZnS/MgF₂膜系的激光反射镜比较,SSL的减小达到了设计要求,而且使激光反射镜中另一主要损耗——体积损耗(VL)减小更多,其它的一些性能也得到了改善。采用此新型膜系可望做出总损耗小于0.1%,反射率在99.9%以上的低表面散射损耗的高质量激光反射镜,它对激光技术的发展与应用有着重要的意义。     

激光陀螺基片散射收集系统的设计与分析

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离大于1.5 mm的散射点的体散射;为了消除光电倍增管输出本身随时间长漂的问题,设计了特定的...     

激光陀螺基片散射收集系统的设计与分析

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离大于1.5 mm的散射点的体散射|为了消除光电倍增管输出本身随时间长漂的问题,设计了特定的散射光收集系统的结构,将散射光和反射光分时打在同一个光电倍增管上.分析发现,这种设置能有效消除光电倍增管输出随时间趋势性漂移的问题,增强了系统长时间的稳定性,有效保障了其工程实用性.     

考虑界面散射的金属纳米线热导率修正

理论分析了声子和电子输运对Cu, Ag金属纳米线热导率的贡献. 采用镶嵌原子作用势模型描述纳米尺寸下金属原子间的相互作用, 应用平衡分子动力学方法和Green-Kubo函数模拟了金属纳米线的声子热导率; 采用玻尔兹曼输运理论和Wiedemann-Franz定律计算电子热导率; 并通过散射失配模型和Mayadas-Shatzkes模型引入晶界散射的影响. 在此基础上, 考察分析了纳米线尺度和温度的影响. 研究结果表明: Cu, Ag纳米线热导率的变化规律相似; 电子输运对金属纳米线的导热占主导地位, 而声子热导率的贡献也不容忽视; 晶界散射导致热导率减小, 尤其对电子热导率作用显著; 纳米线总热导率随着温度的升高而降低; 随着截面尺寸减小而减小, 但声子热导率所占份额有所增加. 关键词： 纳米线 热导率 表面散射 晶界散射     

随机粗糙柱面的激光散射特性研究

 扩展面光源如太阳光与激光光源有明显的差异,因此它们照射到随机粗糙柱面后的散射特性也不同。利用随机面元模型,详细分析了刚性随机粗糙柱形表面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙柱面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像。结果表明,不管哪种情况,正入射时柱面的激光后向散射都很强,而偏离后向的激光散射分布与表面的粗糙度及照射光斑与柱面直径的关系等有关。     

随机粗糙柱面的激光散射特性研究

扩展面光源如太阳光与激光光源有明显的差异,因此它们照射到随机粗糙柱面后的散射特性也不同。利用随机面元模型,详细分析了刚性随机粗糙柱形表面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙柱面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像。结果表明,不管哪种情况,正入射时柱面的激光后向散射都很强,而偏离后向的激光散射分布与表面的粗糙度及照射光斑与柱面直径的关系等有关。     

Yb:Y2－2xLa2xO3激光透明陶瓷的光谱性能

对一种低温易烧结的Yb:Y_2-2xLa_2xO₃激光透明陶瓷的光谱性能进行了初步研究，Yb:Y_2-2xLa_2xO₃激光透明陶瓷具有宽的吸收带和大的吸收截面，在最强的吸收峰977nm处吸收截面达4.0×10^-20cm²；其荧光发射寿命为1.1ms，发射截面在1033nm处为1.0×10^-20cm²，在1077nm处为0.7×10^-20cm².Yb:Y_2-2xLa_2xO₃陶瓷的各项光学性能指标接近或达到单晶的指标. 关键词： 氧化镧钇 激光陶瓷 低温烧结 光谱性能