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受污染光学元件早期失效的物理成因
摘要: 激光诱导光学击穿常在远低于超短脉冲激光实验预测值的光强下意外发生,通常归因于污染物影响。为探究物理机制,研究人员用碳和钢微粒污染光学镀膜,并采用17千瓦连续波激光进行应力测试。结果显示,洁净原始材料需极高光强才会发生的击穿现象,在受污染样品中于低数个数量级的光强水平即出现。损伤阈值与薄膜带隙能量呈现强相关性。通过建立包含粒子吸收、界面传热及自由载流子吸收的热力学模型,该研究成功解释了观测数据——表明激光加热表面污染物会在薄膜中热致生成自由载流子。这种带隙依赖特性与连续波/长脉冲照射下洁净样品的表现截然相反,却意外地与洁净样品的超短脉冲击穿行为存在相似性(尽管物理机制完全不同)。
更新于2025-11-28 14:24:20
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Al-Si涂层对纤维激光焊接22MnB5钢显微组织和力学性能的影响
摘要: 对原始状态22MnB5钢(带Al-10wt.%Si涂层)进行对接配置的纤维激光焊接。研究了Al-Si涂层对微观结构转变及包括拉伸试验、疲劳试验和Erichsen杯突试验在内的力学性能的影响。发现带涂层焊接接头熔合区(FZ)存在铝富集(1.37wt%)铁素体,占比15%,而去除涂层接头熔合区几乎完全为马氏体结构。由于更高核平均取向差(KAM)值,应变局部化更易在马氏体/马氏体界面而非铁素体/马氏体界面聚集。带涂层焊接接头熔合区显微硬度较去除涂层接头降低50HV,但因断裂发生在母材(BM),拉伸性能未受影响。带涂层焊接接头疲劳试样表现优于去除涂层试样,表明熔合区铁素体对循环载荷下的疲劳寿命具有积极影响。Erichsen杯突试验显示去除涂层与带涂层焊接接头具有相似的杯突值(5.60mm和5.67mm)。但铁素体对杯突试验产生相反效应:带Al-10wt.%Si涂层时变形所需峰值力下降35%。
关键词: 微观结构,铝硅涂层,力学性能,光纤激光焊接,22MnB5钢
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆WC(Co, Ni)涂层残余应力的优化
摘要: 制备碳化钨(WC)、钴(Co)和镍(Ni)粉末的三元混合物,用于40Cr钢激光熔覆形成陶瓷-金属复合涂层。通过混合设计研究该涂层,评估其配比对熔覆层残余应力的影响。除WC/Co二元体系外,WC/Co/Ni三元混合物的残余应力高于Co/Ni或WC/Ni二元混合物。单一WC、Co或Ni配方显示残余应力具有高敏感性,裂纹穿过WC颗粒内部而非沿其边缘扩展,且裂纹主要沿50%Co-50%WC共晶相区扩展?;旌仙杓浦械募蚧拇文P湍夂闲Ч乓欤庑┘す馊鄹膊愕脑げ庥胧挡獠杏嘤αχ蹈叨任呛?。
关键词: 残余应力优化、混合物、简化特殊四次模型、碳化钨
更新于2025-11-28 14:24:20
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双束激光焊接-钎焊铝/钢异种金属的界面特征与力学性能
摘要: 采用双光束激光焊接-钎焊技术,在无需填充金属的条件下成功实现了DP590钢与AA7075铝合金的搭接连接。通过引入衍生激光束,有效改善并控制了润湿角、润湿距离及金属间化合物(IMC)层厚度。研究发现:随着激光功率从1.0 kW增至1.6 kW,液态铝在钢表面的润湿性显著提升——润湿角由25.3°降至17.8°,润湿距离由2.17 mm增至3.19 mm。钎焊界面存在两种IMC相:靠近钢侧的η相(Fe2Al5)呈扁平形态,邻近焊-钎缝区的θ相(FeAl3)呈针状形态。当激光功率从1.0 kW升至1.6 kW时,IMC层厚度从8.37 μm增加到12.12 μm。拉伸试验表明:润湿性和IMC层厚度均影响焊-钎接头强度,润湿性差及IMC层过厚会导致接头强度降低并在钎焊界面发生断裂。当激光功率为1.4 kW时,获得平均123.7 MPa的最佳接头抗拉强度。
关键词: 抗拉强度、焊接-钎焊、金属间化合物、双光束激光、铝/钢异种金属
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆工艺产生的具有穿透性微孔的HSS涂层
摘要: 本文致力于通过采用非规则激光熔覆(LC)方法来提高硬质涂层的耐久性。本研究旨在证明,通过生成锁孔模式LC涂层可在界面处形成功能梯度结构,从而有助于降低由异种钢构成的涂层-基体系统中的穿透深度残余应力梯度。实验采用精密LC系统完成,该系统由工业机器人(KUKA)和1千瓦Yb光纤激光器(IPG Laser)组成。实验涂层以冷作模具钢基体AISI D2为基底,使用高速钢(HSS)粉末AISI M2制备。通过对比分析横截面形貌、元素成分、涂层内部显微硬度分布及摩擦学测试,对两种不同方法制备的涂层性能进行了评估。结果表明:具有锁孔模式穿透的涂层因稀释量较大而硬度较低,但获得了界面处性能的平滑过渡。尽管硬度差异显著,两种涂层均表现出极为相似的摩擦学行为。
更新于2025-11-28 14:24:20
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基于萨格纳克干涉仪操作的被动调Q光纤激光器调谐技术
摘要: 本文描述了一种采用氧化石墨烯可饱和吸收体(SA)作为调Q元件的稳定被动调Q掺铒光纤激光器(EDFL),通过萨格纳克干涉仪操作实现波长可调谐。在8字形激光器结构中,通过将萨格纳克环镜(SLM)温度从30°C升至70°C,调Q EDFL的工作波长可在1566.3 nm至1559.3 nm范围内调谐。当工作波长为1566.3 nm时,泵浦功率从阈值77.3 mW增至126.5 mW,重复频率可从30.7 kHz提升至41.5 kHz,同时脉宽从10.2 μs收窄至7.3 μs。调Q阈值泵浦功率随温度升高而增加,从而使工作波长向短波方向移动。但在较短波长下工作时,激光效率有所提高。当工作波长为1561.4 nm时,在161.0 mW泵浦功率下获得了20.5 nJ的最大脉冲能量。
关键词: Q开关操作,光纤激光器,萨格纳克环形镜,温度调谐
更新于2025-11-28 14:24:03
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具有眼形氧化孔径的偏振控制单横模垂直腔面发射激光器
摘要: 我们展示了一种具有眼形氧化孔径的单横模单偏振垂直腔面发射激光器(VCSEL),该孔径通过增强型各向异性氧化氧化层获得。对于孔径尺寸为2×4.6和3×6平方微米的VCSEL,其正交偏振抑制比(OPSR)分别为22分贝和19分贝。当输出功率为0.5毫瓦时,孔径尺寸为2×4.6平方微米的VCSEL还实现了超过25分贝的单模抑制比(SMSR)。我们认为,这种实现VCSEL模式与偏振控制的方法在未来应用中具有巨大潜力。?2018日本应用物理学会
关键词: 各向异性氧化、单横模、垂直腔面发射激光器、单偏振、眼形氧化孔径
更新于2025-11-28 14:24:03
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被动锁模镨光纤激光器中的耗散孤子共振
摘要: 提出并验证了一种采用非线性光学环形镜的被动锁模掺镨氟化物光纤激光器中的耗散孤子共振(DSR)工作模式。使用掺镨氟化物光纤作为增益介质以实现1.3微米波段激光输出,观测到1303纳米处稳定的方波脉冲发射。随着泵浦功率增加,方波脉冲宽度从83纳秒展宽至239纳秒,而峰值功率保持相对稳定。最高单脉冲能量记录约为2.3纳焦且未出现脉冲分裂现象,证实了理论预测的DSR工作状态。据作者所知,这是首次在1.3微米波段实现DSR工作的研究。
关键词: 锁模、耗散孤子共振、光纤激光器、镨
更新于2025-11-28 14:24:03
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掺杂石墨烯的软性电容器,用于机械可调谐电光调制器
摘要: 除数据管理具备超高容量与速度外,未来通信网络还需通过有限资源下的系统可重构性提升性能。超高速运行使光数据管理器件成为与现有电子器件混合集成的理想候选,但其仍需在集成方案中实现系统重构的可调谐性。我们展示了一种高效电光调制器,该调制器基于采用石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)柔性电容结构的多光学波导系统,具有机械可调谐特性。这种通过电信号调控光信号时序吸收来产生光学信号的柔性电容,可机械脱离并重新附着于波导刚性表面,从而提供调制操作的启闭状态,并能根据重构的数据路由切换工作波导。经质量控制的石墨烯主要实现电光功能,而PMMA既作为电容中的柔性介电层,又作为石墨烯?;ざ刍惴⒒又匾饔?。我们研究了手动制备的石墨烯-PMMA电容在侧抛光纤(D形光纤)上机械调节时的调制效应,重点考察了透射光的消光比(ER)与工作带宽。成功实现了调制器在-50V至50V电压控制范围内达到19.8dB的消光比,其稳定工作经验证调制速度可达2.5MHz。
关键词: 电光调制器、机械调谐、石墨烯、可调谐调制器、软材料
更新于2025-11-28 14:24:03
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高功率1.5微米宽面激光二极管通过表面光栅实现波长稳定
摘要: 通过采用表面光栅,实现了高功率宽条1.5微米InGaAsP/InP激光二极管针对温度变化的波长稳定。该研发旨在应用于人眼安全的汽车激光雷达系统,该系统若部署窄带接收滤波器以阻挡环境太阳辐射,将有助于提高信噪比。利用纳米压印光刻技术,将表面光栅单片集成在激光芯片上。这些激光器在脉冲模式下的峰值功率超过6瓦,其半高全宽带宽为0.3纳米,峰值波长漂移仅为0.1纳米/摄氏度。与激光雷达系统中通常采用的宽条高功率法布里-珀罗激光二极管相比,其随温度的波长偏移降低了五倍。
关键词: 高功率、分布式布拉格反射器、激光雷达、二极管激光器
更新于2025-11-28 14:24:03