激光合作目标用玻璃微珠的工艺原理

本文根据激光合作目标对玻璃微珠的质量要求，对玻璃微珠的制造工艺进行了研究，提出了关键技术措施，从而获得了高性能的激光合作目标用玻璃微珠     

液晶显示器用玻璃微珠的研制

论述了液晶显示器（ＬＣＤ）用玻璃微珠的研制工艺。着重介绍了制造该类玻璃微珠的无碱玻璃、成珠工艺及微珠的精选分级的原理及工艺技术。     

多孔玻璃微珠的研制

本文作者把研制的Ｎａ２Ｏ－Ｂ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统玻璃放在自己设计的设备中制成了１～２ｍｍ粒径的玻璃珠，经分相处理、酸溶、水洗，得到了气孔率为２４％左右的多孔玻璃微珠。     

玻璃微珠及其应用

 玻璃微珠是直径几微米到几毫米的实心或空心球状玻璃微粒。无论是它的制备还是应用都巧妙地利用了物理学原理。本文特做简要介绍。     

基于合作目标的激光水下定位

为了准确获取水下运动目标的运动轨迹,提高测量的数据率,提出了一种基于合作目标的激光水下定位方法。通过在被测目标上加装合作目标,利用合作目标的全反射特性,实现了脉冲式激光水下测角与测距的功能。介绍了激光水下定位的方法和系统组成,给出了水下定位的数学模型及测量结果。模拟实验结果表明,该方法具有一定的工程应用价值。最后,结合工程应用,对激光水下定位需要解决的一些实际问题进行了分析。      

高折射率玻璃微珠折射率的测量

用激光作为测量光源,利用激光经玻璃微珠一次或多次内部反射后出射,形成最小偏转角的原理,对高折射率玻璃微珠折射率的测量进行了理论分析和实验测试.比较了不同内反射次数对测量精度的影响.该测量方法尤其适用于已在微珠列阵逆向反光膜上大量使用的、折射率位于1.8～2.4之间的高折射率玻璃微珠折射率的测量,较传统方法具有简便、快捷和安全的特点.经分析和对不同类型微珠样品的实测比较,获得了测量精度优于1%的结果.     

玻璃微珠球度自动测试

将现代光学测试技术、计算机技术和光电子技术相结合, 研究了基于面阵CCD,成像物镜和微机的微小尺寸检测系统, 实现了二维尺寸的高精度、非接触、实时自动检测。系统结构简单, 易于操作, 对环境要求宽松。为实现二维尺寸的非接触自动检测, 需要获得被测工件的边缘轮廓参数。解决了非线性平滑、阈值确定和边缘提取等关键技术, 利用边缘轮廓跟踪的方法获取工件的边缘轮廓图像, 系统可精确地确定工件的边缘轮廓曲线。作为实例对微米级玻璃珠的球度进行了测试。该测试系统为非接触式测量, 克服了传统测试方法一些固有的缺点, 不会对工件造成永久性损伤。实验表明该系统测量范围大, 绝对精度达到3.0 μm, 重复性好。     

定向回归反射玻璃微珠折射率研究

从理论上分析了玻璃微珠定向回归反射原理,利用近轴光线球面折射理论分析了玻璃微珠实现回归反射的折射率,并结合实际使用情况,在最大可能增加回归反射的基础上,讨论了入射光线到主光轴的距离与回归光线和入射光线夹角之间的关系,从而确定出了实现最大反射时玻璃微珠的折射率范围为1.80~1.95,研究结果对回归反射标志牌的开发具有重要的理论意义。     

影响玻璃微珠回向反射性能的主要因素分析

从理论和实验两方面分析了玻璃微珠的回向反射特性,主要讨论了玻璃微珠的折射率和其反射层面积这两个因素对回向反射性能的影响. 研究结果表明,折射率增大, 折射率小于2时,回向反射性能逐渐增强, 相反, 在折射率大于2时, 回向反射性能减弱; 反射层面积的大小会影响入射光线的完整回向反射过程; 最后定义了有效回向反射角度, 并给出了玻璃微珠在激光照射下的二维回向反射光照度分布.     

高折射率玻璃微珠色散特性及影响

基于二次彩虹法用三种不同波长(632.8 nm、532 nm、404 nm)的激光测量了玻璃微珠的折射率,并由柯西色散公式拟合得到三种典型高折射率玻璃微珠1.90、1.93和2.2的色散方程,得出现行的玻璃微珠具有正常色散但色散较大的结论.通过分析在不同入射角情况下,色散对玻璃微珠回归反射性能的影响,得出折射率1.90和1.93的玻璃微珠具有优良的回归反射性能.此外,用光线追迹模拟了色散对回归反射后光能量在近轴区域分布的影响,折射率1.90和1.93的玻璃微珠回归反射光线的能量主要集中在5°范围内.     

介电微球对oxazine溶液荧光的调制

研究了染料恶嗪（oxazine 1)溶液中掺有高折射率玻璃微球时，微球表面附近染料荧光的荧光光谱特性，发现微球外表面附近染料分子的荧光光谱也会象球内情况一样形成结构共振，用Mie散射理论和微腔理论对此实验现象进行了分析，实验与理论计算结果符合得较好。     

分步加压法测量薄壁空心玻璃微球的耐压能力

根据空心玻璃微球（HGM）耐内、外压能力与玻璃强度及形状因子的关系,用压力负荷分步增加的方法分别实验测量了直径为350μm～550μm、壁厚＜1.1μm的3种配方HGM的耐内、外压能力及HGM玻璃的杨氏模量和拉伸强度,并由强度测定值给出了不同直径与壁厚HGM的耐内、外压能力的计算式,分析了测量误差,提出了改进方案。     

633nm激发下掺Er3+TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了掺Er^3 高折射率TiBa玻璃及其玻璃微球，玻璃基材主要成分为：TiO2、BaCO3和SiO2，稀土掺杂量为3wt%的Er2O3.用633nm激光激发测量了它们的上转换绿光发射。证实绿光的发射均起源于Er^3 离子的双光子吸收过程。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振，并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算，实验结果与计算结果相符。     

钛宝石泵浦掺钕碲酸盐玻璃激光器

室温下钛宝石激光泵浦接钛碲酸盐块体玻璃激光器运载成功，激光波长1066nm，激光阈值4．20mJ。斜率效率14．7％。     

飞秒激光在光敏玻璃内制作微孔

用20倍显微物镜将波长为775 nm的飞秒激光聚焦在光敏玻璃（FOTURAN）内部,通过纵向写制模式由表面以下500 μm曝光至表面,并结合热处理和在浓度8%的氢氟酸超声溶液中腐蚀50 min,在FOTURAN内部制作了直径为几十μm的微孔.利用光学和扫描电子显微镜分析发现微孔具有圆形横截面和清晰边缘,目前得到的深宽比大约为7.通过在宽范围内改变入射激光能流（2.3~36.2 J/cm2）和写制速度（100~1 000 μm/s）,研究了这两项飞秒激光入射参量对制作微孔的影响.发现写制速度对制作微孔直径影响较小,而利用相对低的入射激光能流曝光可得到较大深宽比的微孔,并且在此情形下制作微孔的横截面更圆,璧面光滑度更高,并分析了原因.     

飞秒激光诱导玻璃内析出BaTiO3晶体

使用800nm、120fs、200kHz的高重复频率超短脉冲激光照射BaO-TiO2-SiO2系玻璃，玻璃经飞秒激光照射数秒钟后，激光会聚点的发光由800nm波长的红色突然转变为非常强的400nm的蓝色，对激光辐照点的发光光谱和X射线衍射分析表明，具有倍频效应的BaTiO3晶体已经产生。     

飞秒激光在光敏玻璃上制作微凹面

利用聚焦的飞秒激光（中心波长775 nm、脉宽150 fs）照射FOTURAN光敏玻璃,经热处理及浓度为8％的氢氟酸溶液室温腐蚀50 min后,在FOTURAN玻璃表面制作了微凹面.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分析了微凹面的形貌,发现它具有光滑璧面和清晰边缘,直径约为几十微米.通过分别改变入射激光的单脉冲能量(970~3 250 nJ)和脉冲数目(10~3 000个),研究了它们对微凹面制作结果的影响,发现了微凹面的直径随激光入射参量的饱和效应,并解释了其原因;指出了飞秒激光在FOTURAN上制作微结构的应用.     

连续波锁模掺钕磷酸盐玻璃激光器光学谐振腔的分析

由于Nd:磷酸盐玻璃的热导率和破坏阀值都比较低,故连续波锈模钕磷酸盐玻璃激光器要求其谐振腔有特殊的设计.本文在谐振腔长度固定的限制下,分析了三元件式谐振腔的特性,并且讨论了连续波主动锁模Nd:磷酸盐玻璃激光器光学谐振腔的设计.我们讨论了在不同参量范围下谐振腔的稳定性范围和特性,并且阐明了有关的最佳参数的范围.给出了谐振腔最佳运转区参数的解析表达式.实验结果与理论预测符合得很好.这个解析式对设计三元件或多元件的任何端面泵浦和锁模谐振腔是很有用的.     

Er3+掺杂硫系玻璃微球在980nm激光泵浦下的荧光特性

采用玻璃粉料高温漂浮熔融法制备了0.9%Er₂S₃（质量分数）：75%GeS₂-15%Ga₂S₃-10%CsI（摩尔分数）硫系玻璃微球,并用熔融拉锥法制备了锥腰直径为2.31 μm的石英光纤锥。将其与直径119 μm的硫系微球进行耦合,在980 nm 激光泵浦下获得了微球中与Er³⁺：⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁对应的1.54 μm处的荧光光谱。分析了微球和块状玻璃荧光光谱差异的原因,并用Mie散射理论公式对微球荧光光谱共振峰间隔进行了计算。共振峰间隔实验结果与理论计算误差最小仅为0.05%,验证了理论分析的正确性。最后,讨论了微球峰值间隔与泵浦功率的关系,排除了泵浦功率对共振峰间隔的影响。