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增材制造GRCop-84铜的钎焊、激光焊接与电子束焊接在相控阵低杂波发射器中的应用
摘要： 选择性激光熔化3D打印技术的最新进展，使得采用新型材料——格伦研究铜84（GRCop-84）这种Cr2Nb（8原子%铬、4原子%铌）沉淀硬化合金，以传统加工无法实现的构型来增材制造低杂波电流驱动（LHCD）射频发射器成为可能。Cr2Nb晶体钉扎在铜基体晶界内，从而具有高抗拉强度和高温退火抗性。研究人员探索了钎焊、激光焊接和电子束焊接（EBW）技术，用于连接无孔隙且内部表面粗糙度极小的薄壁GRCop-84波导。一旦通过机械方式去除其坚固的表面氧化层，GRCop-84与银焊料CuSil和Cusil-ABA钎料具有良好润湿性。与无氧铜（OFC）相比，GRCop-84在电子束焊接过程中的熔池尺寸和流动减小。脉冲激光和电子束焊接能保持Cr2Nb沉淀尺寸；而在传导模式电子束焊接中会发生沉淀粗化。
关键词： 连接工艺、聚变反应堆设计、磁约束、退火、托卡马克、铜合金、熔融加工、材料加工、相控阵、波导
更新于2025-09-23 15:21:01
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20毫米厚超级双相不锈钢的串联激光-气体金属电弧焊接连接：一项实验与数值研究
摘要： 本研究探讨了焊接钢结构中应变与应力的预测问题。采用URTM2507Cu材料制成的20毫米厚钢板，通过激光焊接与气体金属弧焊工艺组合进行焊接。聚焦激光束引导电弧形成Y形坡口几何结构，两个热源间距20毫米以避免协同效应。为预测残余应变，在COMSOL有限元软件中开发了三维非稳态数值模拟?；诠ぜ诓恐踩氲?0支K型热电偶测温数据确定了体积热源。使用沉孔式电火花加工(EDM)机在工件上钻制50毫米深孔，每个热电偶植入前均包裹Inconel护套。热电偶热端布置于能同时感知两个熔池推进的位置。等效热源由三部分组成：代表气体金属弧焊熔池的Goldak热源、表征穿透工件的椭圆截面圆柱激光束热源，以及模拟被工件表面遮挡的弧光辐射能量的高斯面热源。力学模拟采用各向同性硬化的弹塑性本构模型，通过温度相关的线膨胀系数实现传热方程与力学方程的弱耦合。该简化假设下的数值模拟预测了焊接结构的角变形和纵向收缩，其结果与数字图像相关法测量的位移数据吻合。
关键词： 焊接、模拟、有限元法、材料加工、激光-气体金属电弧焊、热力学
更新于2025-09-23 15:19:57
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[美国激光学会 ICALEO? 2016：第35届国际激光与电光应用大会 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 国际激光与电光应用大会 - 激光切割最新进展
摘要： 激光切割是激光材料加工最早的应用之一。如今，除激光打标外，激光切割已成为应用最广泛的激光材料加工技术。目前几乎所有材料都能通过激光进行切割，特别是随着功率高达100瓦的超短脉冲激光器的出现。待切割材料的厚度范围可从几微米到数十毫米，既可以是平板材料，也可以是自由曲面形状。本文重点研究近红外和远红外波段高功率连续激光的切割应用，将探讨金属厚板熔融切割的最新进展，特别是动态光束整形技术的积极影响，同时介绍无辅助气体薄板激光切割的先进技术水平。针对非金属材料，将阐述同时采用两种不同波长激光切割纤维增强塑料等复合材料的最新成果，并展示新型绿光连续激光切割的初步结果。最后将从工艺改进和过程控制初期阶段的角度，展望激光切割技术的未来发展趋势。
关键词： 纤维增强塑料、绿色连续波激光器、激光切割、动态光束整形、材料加工
更新于2025-09-16 10:30:52
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材料加工中的高精度飞秒激光光束整形
摘要： 激光束整形是通过调制激光束的振幅和相位来实现的过程。随着空间光调制器的发展，激光束整形能够借助计算机生成全息图（CGH）将光场动态调制为任意图案。此外，飞秒激光因其高峰值功率、低热效应及非线性效应而被广泛应用于材料加工领域。然而飞秒激光并非严格单色，当其经空间光调制器衍射时会产生色散，从而影响整形效果。本文提出一种高精度飞秒激光束整形方法，实验结果证实该方法可将飞秒激光束在全视?。‵OV）范围内整形为任意图案，且分辨率接近光学衍射极限。
关键词： 空间光调制器、光束整形、色散补偿、飞秒激光、材料加工
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日至27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 输出连续波功率980瓦且具有径向偏振的薄盘激光器光束
摘要： 过去十年间，多个科研团队已证实径向与角向偏振激光束在诸多应用中的潜力[1-3]。高功率工况下的实验研究表明，这类偏振态能提升材料加工（如钻孔和深熔焊接）的工艺效率。近期有研究报道采用1微米波长径向偏振光束切割金属板材时，工艺效率获得提升[4]。本研究报道了利用光栅波导镜(GWM)[5]在连续波运行中产生径向偏振激光束的方法。该光栅设计基于漏模耦合机制，可有效降低谐振腔内需抑制偏振态（角向或径向）的反射率。其结构为集成于高/部分反射介质多层镜中的圆形亚波长衍射光栅。在Yb:LuAG薄片激光器中心波长1030 nm处，测得TE与TM偏振光的反射率绝对值分别为(55.2±0.2)%和(99.8±0.2)%，对应约45%的反射率差值。在1023、1042及1059 nm波长下，TE偏振光反射率均低于1%，使该光栅适用于该波段激光的其他应用。我们将该光栅作为腔镜应用于Yb:LuAG薄片激光器，采用"零声子线"（λ=969 nm）泵浦。GWM的应用实现了980 W输出功率、50.5%光学效率的径向偏振光束提取。在整个输出功率范围内均保持径向偏振LG01模式的单横模运行，光束质量因子Mx2=2.0、My2=2.3。图1(a)为GWM实物照片，图1(b)展示激光器性能及出射光束远场强度分布。通过旋转偏振片在不同透光轴方位记录透射光强分布进行偏振定性分析，并采用定制二维斯托克斯偏振相机测量偏振纯度（偏振度），测得平均径向偏振度为95%。
关键词： 光栅波导镜、高功率运行、径向偏振激光束、材料加工、Yb:LuAG薄盘激光器
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) (2019.6.23-2019.6.27)] 2019年国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 输出50瓦径向偏振的混合Ho:YAG激光器
摘要： 掺钬径向偏振激光器在2.1微米光谱区域运行备受关注，因其具有大气传输窗口（2.1-2.25微米）运行优势、对透明聚合物的吸收特性，以及利用特定高阶模式实现材料加工的新兴优势[1]。我们报道了一台工作波长2090纳米、连续输出功率50瓦的径向偏振钬:钇铝石榴石激光器的研制成果。
关键词： 高阶模，Ho:YAG激光器，大气传输窗口，掺钬，材料加工，2.1微米光谱区域，径向偏振激光器
更新于2025-09-11 14:15:04
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演化激光诱导周期性表面结构的监测
摘要： 通过多次飞秒激光脉冲在钛和氮化硅表面诱导生成周期性表面结构（LIPSS）。采用光学成像系统观测图案化过程中的背向散射光，观察到表征表面改性的特征干涉条纹图案。有限时域差分数值模拟实验进一步证实，周期性表面调制会导致相干散射光场产生特征性调制。研究表明，这些特征干涉条纹图案可作为制造过程中LIPSS形成的快速低成本监测手段。
关键词： 材料加工、激光纳米结构化、光学特性、激光诱导周期性表面结构
更新于2025-09-11 14:15:04