考虑熔池流动效应的选区激光熔化温度场模拟研究

利用有限单元法模拟选区激光熔化(selective laser melting, SLM)单道成形过程,建立热流耦合模型,考虑了固体金属材料性质随温度变化和相变过程,以及粉末间隙对材料性质的影响。利用焓-孔隙度方法模拟熔池凝固时的动量耗散,确定固-液相界面。根据能量守恒定律,在现有的圆柱体热源模型上,提出了旋转抛物体热源模型,并与传统高斯面热源模型选区激光熔化过程中温度分布和熔池尺寸的预测结果比较。结果表明,在试验激光能量密度研究范围内,旋转抛物体热源和高斯面热源模式下熔池宽度的平均预测误差分别为12.18%、7.07%。对于熔池宽度,高斯面热源的预测精度优于旋转抛物体热源。当激光能量密度为40～100 J/mm³时,旋转抛物体热源和高斯面热源模式下熔池深度的平均预测误差分别为17.00%和38.20%。对于熔池深度来讲,旋转抛物体热源预测精度优于高斯面热源。此外,研究发现考虑熔池流动效应作用下得到的熔池温度分布更加均匀。     

亚皮秒脉冲在特种光纤中产生的超连续谱

报道了采用被动锁模光纤激光器抽运特种光纤产生超连续(SC)谱,对在4.28 km色散平坦光纤(DFF),4.28 km DFF+420 m高非线性光纤(HNLF)和420 m HNLF+4.28 km DFF中产生的超连续谱进行比较和分析.平均抽运功率为30 mw时,在420 m HNLF+4.28 km DFF组合中,实现了长波长一侧的光谱234 nm范围内不平坦度小于±2 dB,短波长一侧的光谱195 nm范围内不平坦度小于±2 dB.结果表明DFF与HNLF的组合使用要比单独使用DFF获得的超连续谱谱宽更宽,平坦性更好;DFF与HNLF的连接顺序不同,所产生的超连续谱也不同;420 m HNLF+4.28 km DFF这种组合更容易获得平坦的超连续谱,短波长一侧的功率显著增高.     

基于两只半导体光放大器级联结构的多波长光纤激光器

通过数值模拟对两只半导体光放大器(SOA)级联结构的静态增益饱和特性进行了理论研究.在不考虑自发辐射的情况下,分析了注入电流对两只SOA级联结构增益的影响.实验上构建了一种基于两只SOA级联结构的多波长光纤激光器,观测并分析了半导体光放大器的驱动电流和增益带宽对多波长输出结果的影响.在室温下,获得了基本符合ITU-T标准100 GHz的27个波长以上的稳定多波长输出,各信道输出功率不平坦度小于±3 dB,线宽小于0.102 nm,信噪比大于25 dB,总输出功率为1.94 mW,并且与由单只SOA构成的多波长光纤激光器进行了对比.     

Nd2O3含量对宽带激光熔覆生物活性稀土梯度涂层生物相容性的影响

针对目前生物活性陶瓷涂层存在的问题,设计了一种梯度涂层,采用宽带激光熔覆技术,通过加入不同含量的稀土氧化物Nd₂O₃来提高激光熔覆生物陶瓷涂层的生物相容性,在Ti-6Al-4V合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土活性梯度陶瓷涂层。利用SEM、XRD对活性涂层组织结构进行了研究。采用体外人成骨细胞与材料共培养的方法,对梯度活性陶瓷涂层进行了细胞形态实验。结果表明:Nd₂O₃含量的不同,对涂层催化效果不一样,使得复合涂层呈现形态各异的表面特征,但涂层表面都具有一定的粗糙度,将增加生物陶瓷涂层与骨组织的生物相容性;稀土氧化物Nd₂O₃在激光熔覆生物陶瓷过程中具有催化合成HA+β-TCP的作用,当w（Nd₂O₃）=0.6%时,诱导合成HA+β-TCP的数量最多;含稀土氧化物Nd₂O₃的涂层对成骨细胞无毒副作用,当w（Nd₂O₃）=0.6%时染色呈正常梭形状态的细胞数目最多,具有最佳的生物相容性。     

弹性约束边界条件下矩形蜂窝夹芯板的自由振动分析

蜂窝夹芯板在飞行器、高速列车等领域有广泛的用途，对其开展振动分析具有明确的科学价值及工程意义.为区别于诸简支等传统约束边界，提出了弹性约束边界下蜂窝夹芯板结构的自由振动特性分析方法.具体来说，首先通过将蜂窝夹芯层等效为各向异性板，将夹芯板问题转变为三层板结构.进一步地，将板结构的位移场函数由改进的二维Fourier级数表示，并基于能量原理的Rayleigh Ritz法得到结构的固有频率和固有振型，理论预测结果与数值模拟分析吻合较好.提出的理论模型可用于系统讨论约束边界对蜂窝夹芯结构自由振动特性的影响，为此类结构的约束方案设计提供理论依据.     

Proton loss of inner radiation belt during geomagnetic storm of 2018 based on CSES satellite observation

The proton distribution in inner radiation belt is often affected by strong geomagnetic storm disturbance. Based on the data of the sun-synchronous CSES satellite, which carries with several high energy particle payloads and was launched in February 2018, we analyzed the extensive proton variations in the inner radiation belt in a wide energy range of 2 MeV-220 MeV during 2018 major geomagnetic storm. The result indicates that the loss mechanism of protons was energy dependence which is consistent with some previous studies. For protons at low energy 2 MeV-20 MeV, the fluxes were decreased during main phase of the storm and did not come back quickly during the recovery phase, which is likely to be caused by Coulomb collision due to neutral atmosphere density variation. At higher energy 30 MeV-100 MeV, it was confirmed that the magnetic field line curvature scattering plays a significant role in the proton loss phenomenon during this storm. At highest energies > 100 MeV, the fluxes of protons kept a stable level and did not exhibit a significant loss during this storm.     

光谱边带测量法实现的色散匹配光纤激光器

在基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器中,利用测量脉冲光谱边带的方法计算腔内总色散,通过改变腔内普通单模光纤(SMF)的长度实现色散匹配,从而获得了重复频率为25 MHz、脉宽为520.5 fs、中心波长为1558.4 nm和3 dB带宽为29.5 nm的超短脉冲,输出功率为1.81 mW.在实现最佳色散匹配的条件下,对锁模脉冲的分裂、连续光波与孤子脉冲共存以及稳定的谐波锁模现象进行了实验研究和分析.