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被动调Q掺Nd^(3+)固体激光器的研究进展
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作者 彭张良 孙贵华 +2 位作者 张庆礼 王小飞 罗建乔 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期1-12,共12页
三价钕离子(Nd^(3+))掺杂材料可以提供0.9~1.4μm等谱域,基于Nd^(3+)掺杂发展了大量的激光材料。0.9μm波段附近通过倍频技术可将激光转换为蓝光,用于显示技术和生物成像;1.06μm波段附近激光输出属于四能级系统,增益高,易于实现高功率... 三价钕离子(Nd^(3+))掺杂材料可以提供0.9~1.4μm等谱域,基于Nd^(3+)掺杂发展了大量的激光材料。0.9μm波段附近通过倍频技术可将激光转换为蓝光,用于显示技术和生物成像;1.06μm波段附近激光输出属于四能级系统,增益高,易于实现高功率输出,用于工业激光切割及激光手术等;1.4μm波段附近处于人眼安全带且具有大气传输特性,广泛应用于高精度激光雷达、生物医学应用和精细加工领域。这些红外激光源的研究因各种潜在的应用而在过去几十年中引起了广泛关注。本文详细介绍了掺Nd^(3+)激光晶体在氧化物及氟化物基质中的脉冲激光性能,同时分析传统可饱和吸收体和新兴二维可饱和吸收体的非线性光学特性及应用领域,最后总结了被动调Q掺Nd^(3+)固体激光器在基质和可饱和吸收体材料及谐振腔的研究现状与发展趋势。相信本文将对被动调Q掺Nd^(3+)固体激光器的研究提供更深的了解。 展开更多
关键词 Nd^(3+)掺杂 被动调Q 激光晶体 可饱和吸收体 固体激光器
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高斯非稳腔参数优化及其激光输出特性
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作者 翟怡林 辛事成 +3 位作者 孙佳泽 李照昱 崔建丰 岱钦 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第1期123-132,共10页
为实现LD侧面泵浦固体激光器的高功率、高光束质量激光输出,研究了高斯镜非稳腔激光器。采用边界有限元法分析了谐振腔腔长、高斯镜膜斑半径及曲率半径参数变化对于高阶模的抑制效果。利用模式损耗差泛函理论分析了高斯镜膜斑半径模式... 为实现LD侧面泵浦固体激光器的高功率、高光束质量激光输出,研究了高斯镜非稳腔激光器。采用边界有限元法分析了谐振腔腔长、高斯镜膜斑半径及曲率半径参数变化对于高阶模的抑制效果。利用模式损耗差泛函理论分析了高斯镜膜斑半径模式匹配范围及最优参数区间。通过建立输出功率模型,讨论了补偿损耗功率的最佳中心透过率理论值。基于理论仿真结果对激光器结构参数进行优化,分别测量了在不同高斯输出镜下输出光束的模式分布及光束质量。在谐振腔长为400 mm、泵浦电流为7.3 A、重复频率为100 Hz的实验条件下,采用膜斑半径为3 mm、曲率半径为1.5 m、中心透过率为17%的高斯输出镜,获得光束质量M_(x)^(2)=2.09、M_(y)^(2)=2.20的1064 nm高光束质量激光输出。 展开更多
关键词 固体激光器 非稳腔 模式分布 光束质量 透过率
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电控固体推进剂激光作用下的点火燃烧特性
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作者 张宇 胡泽君 +2 位作者 何志成 吴建军 车碧轩 《宇航学报》 北大核心 2026年第1期38-49,共12页
针对电控固体推进剂通电点火燃烧过程中的电-热耦合特性,解耦热能对推进剂工作特性的影响,以揭示热能在燃烧控制过程中的作用机制。通过添加不同含量的硼粉改变硝酸羟胺基电控固体推进剂的含能特性,通过调节激光功率密度改变外界热源的... 针对电控固体推进剂通电点火燃烧过程中的电-热耦合特性,解耦热能对推进剂工作特性的影响,以揭示热能在燃烧控制过程中的作用机制。通过添加不同含量的硼粉改变硝酸羟胺基电控固体推进剂的含能特性,通过调节激光功率密度改变外界热源的能量输入,系统研究推进剂的受热点火燃烧特性。当激光功率密度从0.88 W/mm^(2)提高到2.20 W/mm^(2)时,推进剂的点火延迟时间缩短了近90%,燃烧强度提高了近4倍。添加硼粉可提高推进剂的吸光性能,使激光能量更集中地作用于表面,提高激光功率密度会加快推进剂表面热积累,从而缩短点火延迟时间并提高燃烧强度,但也会使推进剂在激光关闭后仍维持热解与燃烧,削弱其熄灭性能。研究结论为固体电控推力器宽范围性能调节提供了数据参考和技术指导。 展开更多
关键词 电控固体推进剂 可控燃烧 热点火 重复燃烧 激光点火
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LD泵浦镶嵌式Yb:YAG微片激光器的热效应分析
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作者 李昕阳 李隆 +4 位作者 任嘉欣 贺政隆 石镨 宁江浩 张春玲 《应用光学》 北大核心 2026年第1期219-226,共8页
为了解决激光二极管(laser diode,LD)端面泵浦的微片激光器会在晶体内部发生废热堆积的问题,基于镶嵌式Yb:YAG微片激光晶体的工作特点,建立了侧面与底面始终冷却,泵浦端面与空气热交换的Yb:YAG微片热模型。根据热传导方程,对Yb:YAG微片... 为了解决激光二极管(laser diode,LD)端面泵浦的微片激光器会在晶体内部发生废热堆积的问题,基于镶嵌式Yb:YAG微片激光晶体的工作特点,建立了侧面与底面始终冷却,泵浦端面与空气热交换的Yb:YAG微片热模型。根据热传导方程,对Yb:YAG微片的温度场、应力场及热形变场使用有限元分析法进行计算,并定量分析了泵浦功率、泵浦半径与高斯阶次对温度场及热形变场的影响。研究结果表明:若以泵浦功率为50 W,泵浦光高斯半径为300μm的激光二极管对底面半径为3 mm,柱高为0.5 mm,且掺杂浓度为8.0at.%的Yb:YAG微片端面进行泵浦,晶体内部场的最高温升为67.75 K,z轴方向最大热形变量为1.8351×10^(-4)mm,泵浦端面最大形变量为1.8355×10^(-4)mm,最大应力为1.249×10^(8) N·m^(-2)。研究结果对激光二极管端面泵浦的Yb:YAG微片激光器的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 固体激光器 热效应 YB:YAG晶体 温度场 热形变
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百毫焦以上的重频Yb:YAG固体皮秒激光放大技术研究进展
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作者 张佳琪 刘金升 +6 位作者 季来林 管相合 朱钰坤 崔勇 赵晓晖 隋展 高妍琦 《量子电子学报》 北大核心 2026年第1期1-20,共20页
高能(≥100 mJ)超短重频脉冲固体激光器,不仅具备太瓦级峰值功率,还拥有良好的光束质量与系统可靠性以及较低的成本,在先进制造与探测、激光医疗、科学研究等领域均有着重要应用。继钛宝石、掺钕石榴石之后,Yb:YAG(Yb:Y_(3)A_(l5)O_(12)... 高能(≥100 mJ)超短重频脉冲固体激光器,不仅具备太瓦级峰值功率,还拥有良好的光束质量与系统可靠性以及较低的成本,在先进制造与探测、激光医疗、科学研究等领域均有着重要应用。继钛宝石、掺钕石榴石之后,Yb:YAG(Yb:Y_(3)A_(l5)O_(12))材料凭借其低量子亏损与大发射带宽,在激光二极管泵浦的固体皮秒激光放大器中得以广泛使用。本文梳理了室温和低温两种工况下,高能超短Yb:YAG固体激光放大器的相关研究进展,对系统效率和脉冲能量、质量等输出指标进行了总结,并对其在高峰值功率、光参量放大和阿秒驱动方面的应用进行了探讨。 展开更多
关键词 固体激光放大 百毫焦脉冲 皮秒激光技术 再生放大 YB:YAG晶体
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固液相变储能技术在激光器热管理中的应用现状
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作者 李肇冰 田立君 +5 位作者 张恩华 凌元淮 王志海 李彬 贺也洹 叶大华 《激光技术》 北大核心 2026年第1期64-77,共14页
固液相变储能技术因具有高储能密度、等温相变等特点,满足激光器短时、高功率散热需求。归纳了固液相变储能技术在激光器散热研究中的关键问题;总结了适用于激光器温区的固液相变材料、导热强化技术以及低功率器件级和高功率系统级激光... 固液相变储能技术因具有高储能密度、等温相变等特点,满足激光器短时、高功率散热需求。归纳了固液相变储能技术在激光器散热研究中的关键问题;总结了适用于激光器温区的固液相变材料、导热强化技术以及低功率器件级和高功率系统级激光器热管理领域内固液相变储能技术的研究现状;讨论了不同散热功率等级下固液相变储能技术的传热结构特点、系统流程设计及传热过程机理。在此基础上,对固液相变储能技术在激光器热管理领域的研究前景进行了展望。 展开更多
关键词 激光器 热管理 相变储能 固液相变
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点式锻压激光沉积Inconel718合金热处理工艺优化
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作者 张瑞林 《电镀与精饰》 北大核心 2026年第1期93-100,共8页
针对传统合金制备工艺成本高、周期长等问题,以点式锻压激光沉积技术制备的Inconel718合金为对象,进行了热处理工艺优化探索。通过系统地研究热处理温度、时效时间等参数对合金组织和性能的影响,提出了一种最优热处理工艺方法。实验显示... 针对传统合金制备工艺成本高、周期长等问题,以点式锻压激光沉积技术制备的Inconel718合金为对象,进行了热处理工艺优化探索。通过系统地研究热处理温度、时效时间等参数对合金组织和性能的影响,提出了一种最优热处理工艺方法。实验显示,固溶温度为1020℃、时效时间为4 h时,Inconel718合金经过热处理后的力学性能最优。此时,合金屈服强度1171.2 MPa,拉伸强度1399.3 MPa,延伸率11.7%,显微硬度550.3 HV。研究结果表明,固溶温度增加与时效时间减少对Inconel718合金性能具有明显的影响,且固溶温度变化产生的影响明显高于时效时间。该研究不仅提高了Inconel718合金的力学性能,还缩短了热处理时间,降低了能耗,具有重要的理论意义和应用价值。 展开更多
关键词 点式锻压 激光沉积 热处理 固溶温度 时效时间
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基于Yb∶YCa_(4)O(BO_(3))_(3)晶体的波长可调谐被动调Q激光器的研究
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作者 李旭 邓涛 +3 位作者 边嘉仪 熊陶 唐曦 高子叶 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期240-249,共10页
近红外全固态波长可调谐被动调Q激光器输出的激光具有峰值功率高、光束质量优异、波长更加灵活适配等特点,然而全固态波长可调谐被动调Q Yb∶YCa_(4)O(BO_(3))_(3)(Yb∶YCOB)激光器还未见报道。为此,开展了二极管泵浦的波长可调谐被动调... 近红外全固态波长可调谐被动调Q激光器输出的激光具有峰值功率高、光束质量优异、波长更加灵活适配等特点,然而全固态波长可调谐被动调Q Yb∶YCa_(4)O(BO_(3))_(3)(Yb∶YCOB)激光器还未见报道。为此,开展了二极管泵浦的波长可调谐被动调Q Yb∶YCOB激光器的实验研究。谐振腔中未插入波长调谐元件时,实现了工作波长位于1032 nm的调Q激光输出。谐振腔中插入三棱镜作为激光波长调谐元件时,实现了波长可调谐被动调Q激光输出。实验结果表明:当泵浦功率为5 W,输出镜的透射率分别为1.6%、2.5%和5.0%时,调Q激光的波长调谐范围分别为1016~1038 nm、1019~1036 nm和1019~1035 nm,对应的波长调谐宽度分别为22 nm、17 nm和16 nm,为Yb∶YCOB晶体在波长可调谐激光器领域的应用提供了新的实验依据。 展开更多
关键词 被动调Q 波长调谐 Yb∶YCOB晶体 全固态激光器
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阳极氧化膜对半固态成形A357铝合金激光焊接行为及熔池特征影响
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作者 朱天宇 朱柏崴 +2 位作者 刘骏 袁洪伟 刘二亮 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2026年第1期80-86,共7页
针对半固态流变成形A357铝合金板,研究了不同激光功率条件下,表面有无阳极氧化膜试样的焊接行为及其熔池特征。研究表明,1 kW下焊接模式以激光热传导焊接为主;当功率增至2 kW和3 kW时,焊接模式逐渐转变为激光深熔焊接,熔池深度和宽度显... 针对半固态流变成形A357铝合金板,研究了不同激光功率条件下,表面有无阳极氧化膜试样的焊接行为及其熔池特征。研究表明,1 kW下焊接模式以激光热传导焊接为主;当功率增至2 kW和3 kW时,焊接模式逐渐转变为激光深熔焊接,熔池深度和宽度显著增加,接口余高降低且焊缝中间部分出现塌陷。阳极氧化膜增强了试样对激光能量的吸收,提高熔深、余高和熔宽,且在低功率条件下增益作用显著,而高功率条件下作用减弱。激光高能引发Mg和Fe元素烧损,且氧化膜的存在和功率的增加加剧了该现象。表面阳极氧化膜对熔池微观组织结构产生显著影响,熔池中的晶粒取向呈随机分布,且有氧化膜试样的熔池织构强度略高,晶粒尺寸增大,小角度晶界比例提升。焊缝孔隙率随功率增加显著降低,但有氧化膜试样孔隙率较高,且主要分布于熔池中上部。无氧化膜试样熔池硬度略高于有氧化膜试样,但无氧化膜试样熔池硬度随功率增加而下降,而有氧化膜试样熔池硬度随功率增加而上升,且两者硬度差异逐渐缩小。 展开更多
关键词 半固态成形 A357铝合金 激光焊接 阳极氧化
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固态储氢装置制造技术与分析
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作者 吴建辉 顾鹏 +5 位作者 夏滕滕 糜开 张见池 朱莎莎 张力 孙亚杰 《大型铸锻件》 2026年第1期49-55,共7页
探讨了一种固态储氢装置的制造技术,且主要对罐体中异构材料焊接难点进行分析。首先,研究了不同参数下激光填丝焊接S30408异构材料(网状、块状)的焊接接头结构、形貌及力学性能差异,随后选取最优焊接参数焊接罐体内部,最后对单罐、整罐... 探讨了一种固态储氢装置的制造技术,且主要对罐体中异构材料焊接难点进行分析。首先,研究了不同参数下激光填丝焊接S30408异构材料(网状、块状)的焊接接头结构、形貌及力学性能差异,随后选取最优焊接参数焊接罐体内部,最后对单罐、整罐及水箱进行气密性和无损检测试验。结果表明,在激光功率为450 W和焊接速度35 mm min下,获得了无缺陷的异构材料焊接接头。与其他参数相比,焊接速度为35 mm min时,获得了无缺陷的焊接接头且拉伸强度与断后伸长率达到了最高,分别为165.3 MPa和5.51%。单个与整体罐体的气密性与整体无损检测达到设计标准。 展开更多
关键词 固态储氢装置 异构材料连接 激光填丝焊接 焊接性能 气密性检测
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种子注入螺旋手性控制的调Q涡旋固体激光器特性 被引量:1
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作者 连天虹 纪馨雅 +2 位作者 邢俊红 刘芸 焦明星 《物理学报》 北大核心 2025年第17期257-267,共11页
对固体激光器进行模式控制可以产生涡旋光通信、目标探测等需要的高质量涡旋光.在调Q脉冲运行状态下,同一角向阶次相反螺旋手性光场的选择成为调Q涡旋固体激光器目前面临的一个主要技术瓶颈.提出将小功率种子涡旋光注入谐振腔中进行脉... 对固体激光器进行模式控制可以产生涡旋光通信、目标探测等需要的高质量涡旋光.在调Q脉冲运行状态下,同一角向阶次相反螺旋手性光场的选择成为调Q涡旋固体激光器目前面临的一个主要技术瓶颈.提出将小功率种子涡旋光注入谐振腔中进行脉冲激光手性选择,建立了种子注入下多光场速率方程模型,研究了阈值注入信噪比、单脉冲能量、径向模谱等特性.结果表明:阈值注入信噪比随模式角向阶次升高而上升,抽运功率、输出镜反射率和谐振腔长度增大均使阈值注入信噪比升高.注入状态下单脉冲能量与自由运转状态下单脉冲能量的比值随角向阶次的升高有所下降,增加抽运功率、减小输出镜反射率、减小谐振腔长度可使该值升高.适当的激光器参数下,谐振腔对种子光的径向模谱具有一定的净化作用.本文的手性控制方案及研究结果可为涡旋光激光器的研究提供参考. 展开更多
关键词 固体激光器 涡旋光 螺旋手性控制 种子注入
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激光固态相变贝氏体道岔钢滚动磨损与接触疲劳行为研究
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作者 李鹏 姚鑫宇 +4 位作者 王梁 汪渊 丁昊昊 张群莉 王文健 《表面技术》 北大核心 2025年第17期150-161,共12页
目的 探讨激光固态相变提升贝氏体道岔钢耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能的可行性。方法 首先,对贝氏体道岔钢进行激光固态相变处理,分析激光固态相变后贝氏体道岔钢的微观组织和力学性能。然后,利用MJP-30A型滚动接触疲劳试验机开展滚动... 目的 探讨激光固态相变提升贝氏体道岔钢耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能的可行性。方法 首先,对贝氏体道岔钢进行激光固态相变处理,分析激光固态相变后贝氏体道岔钢的微观组织和力学性能。然后,利用MJP-30A型滚动接触疲劳试验机开展滚动接触模拟试验,分析激光固态相变对贝氏体道岔钢磨损与接触疲劳演变规律的影响。最后,讨论激光固态相变处理贝氏体道岔钢的滚动接触疲劳损伤机理。结果 经激光固态相变处理后,形成了板条状马氏体为主的相变硬化区和回火马氏体为主的回火软化区,相变硬化区的表面硬度为503HV0.2~549HV0.2,相较于基体提升了14.3%,回火软化区的表面硬度为451HV0.2~482HV0.2,与基体接近。与未处理贝氏体相比,激光固态相变贝氏体的磨损率降低了83.4%,耐磨性显著提升。此外,裂纹扩展结果表明,未处理贝氏体试样以网状损伤为主,激光固态相变贝氏体试样以单条裂纹损伤为主,当裂纹穿过激光固态相变产生的马氏体层到达基体区域时,裂纹发生偏折,以大角度向基体内部扩展。结论 通过激光固态相变可以提升贝氏体道岔钢的耐磨损和抗滚动接触疲劳性能,相变硬化区的抗疲劳性能最优,回火软化区次之,未处理贝氏体试样的抗疲劳性能最差。 展开更多
关键词 贝氏体道岔钢 激光固态相变 相变硬化 回火软化 磨损 接触疲劳
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高功率掺镱全固态飞秒激光技术(特邀)
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作者 田文龙 王阁阳 +4 位作者 于洋 郑立 张锋宸 魏志义 朱江峰 《中国激光》 北大核心 2025年第23期87-102,共16页
飞秒激光作为探索微观世界动态过程和推动工业精密制造的核心工具,其性能提升始终是激光物理领域的研究热点。作为第三代飞秒激光的核心,掺镱飞秒激光因量子缺陷低、平均功率高、稳定性优异等特性,成为兼顾高峰值功率与高平均功率的理... 飞秒激光作为探索微观世界动态过程和推动工业精密制造的核心工具,其性能提升始终是激光物理领域的研究热点。作为第三代飞秒激光的核心,掺镱飞秒激光因量子缺陷低、平均功率高、稳定性优异等特性,成为兼顾高峰值功率与高平均功率的理想方案之一,其技术路线涵盖光纤、碟片、板条及体块结构,其中体块掺镱全固态飞秒激光器因结构紧凑、脉冲性能均衡成为研究焦点。从飞秒激光振荡器和飞秒激光放大器两方面系统综述了高功率掺镱全固态飞秒激光技术的发展历程、关键突破及未来趋势。 展开更多
关键词 激光技术 掺镱全固态激光 宽带增益介质 高平均功率 高峰值功率 短脉冲宽度
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人工晶体的创新发展、极限制备与应用
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作者 苏良碧 于浩海 吴少凡 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第12期3433-3434,共2页
人类自古以来就被天然晶体的规则外形和耀眼光泽所吸引。在现代表征手段诞生之前,人们已经通过研究天然晶体,构建起矿物学和结晶学的数学基础。人工晶体是通过人工合成方法制备的具有特定成分与结构的晶体,是纯度最高、结构最完整、性... 人类自古以来就被天然晶体的规则外形和耀眼光泽所吸引。在现代表征手段诞生之前,人们已经通过研究天然晶体,构建起矿物学和结晶学的数学基础。人工晶体是通过人工合成方法制备的具有特定成分与结构的晶体,是纯度最高、结构最完整、性能最独特的一类功能材料。它作为材料微观结构的研究平台,催生出X射线衍射、中子散射等结构解析新方法,不断深化人类对世界微观本质的认知。同时,人工晶体作为核心功能材料,在激光、半导体、医学诊疗等划时代技术的诞生与发展过程中发挥了关键作用,是支撑集成电路、电子元器件、新型显示等战略新兴产业发展的关键基础材料。 展开更多
关键词 人工晶体 晶体生长 晶体缺陷 固态激光 半导体材料
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2μm固体激光器多维度调控研究进展 被引量:1
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作者 宋骁钊 朱强 +7 位作者 康惠 姚添宸 马嘉诚 周伟 王昊天 王飞 王屹山 沈德元 《发光学报》 北大核心 2025年第8期1468-1484,共17页
激光因在时域、频域、空间和相位等多个维度的物理特性具有重要科学研究和应用价值。尤其是Tm^(3+)、Ho^(3+)掺杂的2μm固体激光具有宽带宽、高增益、模式灵活选择以及波长可被大气分子吸收等特点,在光电对抗、医疗诊断、新波段通信和... 激光因在时域、频域、空间和相位等多个维度的物理特性具有重要科学研究和应用价值。尤其是Tm^(3+)、Ho^(3+)掺杂的2μm固体激光具有宽带宽、高增益、模式灵活选择以及波长可被大气分子吸收等特点,在光电对抗、医疗诊断、新波段通信和阿秒光源等领域有着重要的应用前景。本文针对2μm波段超快固体激光研究现状,梳理和分析了该波段固体超快激光多维度调控方面的研究历程、理论基础、技术进展和应用现状,并进一步展望了人工智能驱动下的中红外激光多维度调控的发展前景。本文将为中红外新体制超快激光的波长扩展和空间维度扩展等新兴研究提供参照。 展开更多
关键词 多维度 超快激光 固体激光器 2μm 横模调控
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LA103Z镁锂合金激光焊接组织与力学性能 被引量:1
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作者 王成成 王善林 +3 位作者 谭观华 陈玉华 宋石平 张体明 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第5期1473-1483,共11页
LA103Z镁锂合金是一种新型超轻合金材料,在国防军工及民用方面应用广泛。本文研究了国产双相Mg-Li合金LA103Z不同热输入时激光焊接接头的显微组织与力学性能,并对其组织演变和强化机理进行分析。结果表明:焊缝中心晶粒明显细化,α-Mg相... LA103Z镁锂合金是一种新型超轻合金材料,在国防军工及民用方面应用广泛。本文研究了国产双相Mg-Li合金LA103Z不同热输入时激光焊接接头的显微组织与力学性能,并对其组织演变和强化机理进行分析。结果表明:焊缝中心晶粒明显细化,α-Mg相发生溶解,并逐渐由小颗粒长成为针状,产生弥散固溶强化效果:β-Li相发生明显动态再结晶,呈等轴晶并细化,优先生长,阻碍了α-Mg相的长大;热输入大的区域,析出相多,LiAl相发生熔化并转化成大量纳米级Li2MgAl相,热输入继续增加,纳米级Li2MgAl相能够重新聚集生成LiAl相。同时,β-Li相主导的应变被α-Mg相与β-Li相均匀分配,等轴α/β界面具有更高的强度和韧性;接头的强塑性同步提高,极限抗拉强度达到258 MPa,最大伸长率达到57.8%,激光焊接适用于双相Mg-Li合金的焊接。 展开更多
关键词 镁锂合金 激光焊接 固溶强化 析出相 应变分配
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基于两级固体薄片组的飞秒脉冲压缩技术
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作者 朱光毅 金尚忠 +7 位作者 吴磊 张国栋 莫云龙 尤越 薛媛元 张云龙 俞兵 董再天 《应用光学》 北大核心 2025年第2期427-434,共8页
少周期飞秒激光脉冲的产生通常是采用空芯光纤或非线性固体介质对几十飞秒的激光脉冲进行扩谱、压缩。然而,目前稳定性高、价格相对低廉的工业飞秒激光器的脉宽普遍处于百飞秒量级,因此,开展百飞秒激光脉冲的扩谱、压缩具有重要的现实... 少周期飞秒激光脉冲的产生通常是采用空芯光纤或非线性固体介质对几十飞秒的激光脉冲进行扩谱、压缩。然而,目前稳定性高、价格相对低廉的工业飞秒激光器的脉宽普遍处于百飞秒量级,因此,开展百飞秒激光脉冲的扩谱、压缩具有重要的现实意义。以脉冲宽度为145 fs的钛宝石激光为研究对象,利用固体薄片组和啁啾镜对其进行两级扩谱与脉宽压缩,采用瞬态光栅频率分辨光开关法进行脉冲波形和脉冲宽度测量。成功获得了7.5 fs的激光脉冲输出,压缩倍率达到19倍,能量转换效率>81%,压缩前后的脉冲宽度测量重复性分别为2.4%和3.4%。研究结果可为百飞秒工业飞秒激光器向少周期飞秒激光的压缩提供借鉴思路。 展开更多
关键词 飞秒激光 固体薄片 脉宽压缩 光谱展宽 脉冲测量
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激光固态相变U75V材料滚动接触疲劳损伤行为研究
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作者 王彦杰 王梁 +5 位作者 张沭玥 丁昊昊 王春昌 张群莉 王文健 刘启跃 《表面技术》 北大核心 2025年第19期127-142,共16页
目的铁路道岔的结构复杂,车轮与道岔之间的动态相互作用较剧烈,容易出现磨损和接触疲劳损伤,因此提高道岔的耐磨性和滚动接触疲劳性能成为亟须解决的关键问题。激光固态相变技术在提升材料力学性能和耐损伤性能方面展现出巨大潜力,但该... 目的铁路道岔的结构复杂,车轮与道岔之间的动态相互作用较剧烈,容易出现磨损和接触疲劳损伤,因此提高道岔的耐磨性和滚动接触疲劳性能成为亟须解决的关键问题。激光固态相变技术在提升材料力学性能和耐损伤性能方面展现出巨大潜力,但该技术尚未在道岔应用中得到系统研究,这里旨在探索该技术在道岔钢轨中的应用可行性,并为激光固态相变U75V材料在道岔上的应用提供理论支撑。方法首先分析不同搭接率下激光固态相变U75V材料的硬度和微观组织分布,并利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机模拟道岔滚动接触载荷,研究激光固态相变U75V的滚动接触疲劳损伤的演变规律,并讨论滚动接触疲劳损伤机理。结果激光固态相变能够改变U75V材料的微观组织,并提高材料的硬度。在激光固态相变后,形成了以针状马氏体为主的硬化区和以回火马氏体为主的软化区,硬化区表面硬度分布在800HV0.2左右,相较于基体的平均硬度(339HV0.2)提升了1.36倍;软化区表面硬度分布在650HV0.2左右,介于硬化区与基体之间。通过激光固态相变能够提高U75V材料的耐磨性能和抗塑性变形性能,与未处理U75V相比,在干态10000 r后,激光固态相变U75V材料的磨损量降低了26.3%,硬化区塑性变形层深度减小了97.7%,软化区塑性变形层深度减小了95%。未处理U75V的疲劳裂纹扩展现象严重,在水态下、5000 r时就发生了严重的疲劳剥落现象。在循环转数较小时激光固态相变U75V的硬化区主要为细小疲劳裂纹,软化区主要为表层细小密集的多层裂纹。在循环转数(130000 r)较大时,硬化区和软化区发生了疲劳剥落,软化区表层细小密集的裂纹会被磨掉,部分裂纹会扩展,出现枝裂纹。结论通过激光固态相变能够提高U75V材料的滚动接触疲劳性能。 展开更多
关键词 激光固态相变 U75V材料 微观组织 塑性变形 滚动接触疲劳
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GCr15钢激光固态相变滚动接触疲劳性能研究
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作者 张群莉 胡牛楠 +5 位作者 项一侯 陈智君 王建刚 陈凯 安少刚 姚建华 《表面技术》 北大核心 2025年第7期129-138,150,共11页
目的基于高速列车运行工况的复杂性,更高的转速将导致其轴承滚道发生更严重的磨损,需要硬度更高、深度更深的强化层保护轴承在高周次循环下的正常运行,采用深层强化技术,深入研究强化层深度对其滚动接触疲劳性能的影响,以期指导工程实... 目的基于高速列车运行工况的复杂性,更高的转速将导致其轴承滚道发生更严重的磨损,需要硬度更高、深度更深的强化层保护轴承在高周次循环下的正常运行,采用深层强化技术,深入研究强化层深度对其滚动接触疲劳性能的影响,以期指导工程实践。方法采用平面线接触滚动接触疲劳装置,分析不同强化层深度对GCr15轴承钢滚动接触疲劳性能的影响。使用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、激光共聚焦显微镜等设备分析不同深度强化层的组织转变和滚动接触疲劳损伤机理。结果GCr15轴承钢表层因激光固态相变的快速加热和冷却过程,形成隐晶马氏体,碳化物形态由不规则聚集转变为更均匀、更细小的球状碳化物,表层硬度显著增加。同时,激光固态相变引入了最高达373 MPa的残余压应力,残余压应力对抑制裂纹扩展具有显著效果,可使材料在保持较好耐磨性的同时提高其滚动接触疲劳性能。结论在相同的疲劳试验条件下,强化层深度越大,材料的抗塑性变形能力越强,裂纹扩展更困难,疲劳损伤由表面早期大面积剥落转为局部剥落损伤,该研究可为高速列车轴承的表面强化处理提供参考。 展开更多
关键词 激光固态相变 GCR15轴承钢 滚动接触疲劳性能 损伤机理
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Nd:YAG新型激光陶瓷材料的激光性能研究
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作者 周思博 申玉 +2 位作者 温雅 薄勇 彭钦军 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第10期102-112,共11页
对Nd:YAG激光陶瓷材料的激光性能进行表征与评估,可为激光陶瓷材料在不同领域中的应用和开发提供依据。采用相应的激光泵浦模块,对不同掺杂浓度的Nd:YAG激光陶瓷材料的激光输出特性表征与评估,探究掺杂浓度与性能之间的内在联系,对激光... 对Nd:YAG激光陶瓷材料的激光性能进行表征与评估,可为激光陶瓷材料在不同领域中的应用和开发提供依据。采用相应的激光泵浦模块,对不同掺杂浓度的Nd:YAG激光陶瓷材料的激光输出特性表征与评估,探究掺杂浓度与性能之间的内在联系,对激光陶瓷材料激光连续、准连续、调Q以及频率变换进行激光输出特性表征评估。随着Nd:YAG激光陶瓷材料中Nd离子掺杂浓度的增加,1064 nm谱线的荧光谱宽显著变宽,同时荧光寿命逐渐缩短,当掺杂浓度从0.1 at.%增至6.0 at.%时,荧光寿命从261μs降至54μs,表明高掺杂浓度下荧光强度衰减加快;总损耗系数随掺杂浓度的增加而增大,其中吸收损耗系数在高掺杂浓度下尤为显著,例如掺杂浓度为0.1 at.%时总损耗系数为0.015 cm^(-1),6.0 at.%时总损耗系数高达0.919 cm^(-1),远高于低掺杂浓度样品;当掺杂浓度为0.5 at.%、0.8 at.%和1.0 at.%时,激光陶瓷材料表现出最佳性能,光光效率均高于20%,其中,0.8 at.%掺杂浓度的样品输出功率达12.9 W,光光效率为36.7%,显示出优异的激光输出特性。在连续运转条件下,掺杂浓度为1.0 at.%的Nd:YAG陶瓷棒与相同掺杂浓度的晶体棒相比,陶瓷棒激光输出功率为25.0 W,晶体棒为27.0 W,光光效率分别为36.2%和39.2%,.表明Nd:YAG激光陶瓷材料与Nd:YAG晶体两者最佳激光性能基本一致,激光陶瓷材料具有很好的调Q运转特性以及非线性频率变换性能。该研究系统探讨了不同掺杂浓度Nd:YAG陶瓷的激光性能,并揭示了掺杂浓度对激光输出特性的影响规律,为高性能Nd:YAG陶瓷激光材料的优化设计和实际应用提供了重要依据。 展开更多
关键词 激光陶瓷材料 固体激光器 ND:YAG 激光
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