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基于成丝效应的超快激光加工技术工业化应用研究之探析 被引量:4
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作者 季凌飞 Amina +5 位作者 燕天阳 王文豪 王亭入 林真源 杨强 胡莉婷 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期851-861,共11页
激光成丝是超快激光在透明介质传输中的一种非线性光学现象,来源于光克尔效应引起的激光光束自聚焦与弱电离产生的等离子体散焦之间的动态平衡,对其超长传输物理特征非衍射性的调控在研发新一代超快激光材料加工技术上具有至关重要的作... 激光成丝是超快激光在透明介质传输中的一种非线性光学现象,来源于光克尔效应引起的激光光束自聚焦与弱电离产生的等离子体散焦之间的动态平衡,对其超长传输物理特征非衍射性的调控在研发新一代超快激光材料加工技术上具有至关重要的作用。本文面向激光制造现代工程应用的发展需求,对基于光丝效应的激光高精加工研究现状进行了调研和总结,从激光成丝物理现象、基本机制和特征优势出发,介绍了超快激光在气、液及固体不同介质中光丝引导加工工艺的研发进展,对技术发展中的问题和前景进行了思考与分析。 展开更多
关键词 超快激光 成丝效应 透明介质 高精加工
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分布式抽运连续光纤激光器研究 被引量:10
2
作者 张雪霞 葛廷武 +3 位作者 丁星 谭琦瑞 尧舜 王智勇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1071-1075,共5页
为了避免高功率光纤激光器中光纤端面出现热效应问题,依据多点级联结构的耦合器,对分布式抽运的光纤激光器进行了研究。首先,介绍了实验室自主研制的级联耦合器。然后,分析了耦合器插入对光纤激光器的影响。最后,选用自制的耦合器搭建... 为了避免高功率光纤激光器中光纤端面出现热效应问题,依据多点级联结构的耦合器,对分布式抽运的光纤激光器进行了研究。首先,介绍了实验室自主研制的级联耦合器。然后,分析了耦合器插入对光纤激光器的影响。最后,选用自制的耦合器搭建了分布式抽运的光纤激光器。实验结果表明:对耦合器插入损耗的研究,能够促进高功率级联耦合器的实现。在光纤激光器结构中,975 nm泵浦功率注入1.1 k W时,1 080nm激光功率输出为770 W,光-光转换效率为77%。在主控振荡功率放大结构中,激光功率输出为635 W,放大级的光-光转换效率为78%。分布式抽运方式可以使泵浦光多点注入,避免了热量的集中,能够获得千瓦级的激光功率输出。 展开更多
关键词 光纤激光器 激光振荡 主控振荡功率放大 级联耦合器 高功率
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5083铝合金光纤激光-TIG复合焊接工艺研究 被引量:10
3
作者 李飞 孔晓芳 +1 位作者 吴世凯 肖荣诗 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期306-310,共5页
采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机,对4mm厚5083H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)复合焊接焊缝成形的影响规律,并分析... 采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机,对4mm厚5083H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)复合焊接焊缝成形的影响规律,并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明,光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金,能够明显改善焊缝成形,提高焊接过程稳定性,特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著;光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接,采用激光在前的方式,电弧电流150A,且热源间距不大于4mm,可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝,焊缝无气孔和裂纹缺陷,其表面有少量的下凹;复合焊接接头抗拉强度为318MPa,达到母材强度的93%,延伸率为7.6%,高于单光纤激光焊接,断口分析为韧性断裂。 展开更多
关键词 激光技术 光纤激光 复合焊接 变极性钨极惰性气体保护焊 5083铝合金
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激光阈值附近微孔加工方法的研究 被引量:9
4
作者 辛凤兰 王智勇 +3 位作者 刘学胜 王益泉 黄涛 左铁钏 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期292-294,共3页
基于各个激光参数对加工微孔的影响以及激光在阈值附近工作时光束质量较好的优点,采用声光调QNd∶YAG脉冲激光器进行阈值附近的微孔加工,在0.7mm的镀锌钢板上获得了直径为15μm的微孔,深径比超过50,打孔成功率为100%。实验证实了此方法... 基于各个激光参数对加工微孔的影响以及激光在阈值附近工作时光束质量较好的优点,采用声光调QNd∶YAG脉冲激光器进行阈值附近的微孔加工,在0.7mm的镀锌钢板上获得了直径为15μm的微孔,深径比超过50,打孔成功率为100%。实验证实了此方法能实现高质量微细孔的激光制备。 展开更多
关键词 激光技术 微孔加工 激光阈值 声光调Q 激光打孔
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高强铝合金T型接头激光焊接的研究现状 被引量:16
5
作者 张盛海 陈铠 +1 位作者 肖荣诗 左铁钏 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期77-78,共2页
分析总结了高强铝合金T型接头激光焊接存在的几个主要问题,从工艺的优劣性方面介绍了当前高强铝合金T型接头激光焊接常用的几种工艺,通过实验论证了采用填充粉末焊接高强铝合金T型接头焊接的可行性。并提出了激光加工专用粉末制粉工艺... 分析总结了高强铝合金T型接头激光焊接存在的几个主要问题,从工艺的优劣性方面介绍了当前高强铝合金T型接头激光焊接常用的几种工艺,通过实验论证了采用填充粉末焊接高强铝合金T型接头焊接的可行性。并提出了激光加工专用粉末制粉工艺的一个新的研究方向。 展开更多
关键词 铝合金 合金粉末 激光焊接 T型接头
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皮秒激光加工研究进展与展望 被引量:19
6
作者 李平雪 辛承聪 +6 位作者 高健 张天松 肖坤 董雪岩 李舜 王婷婷 苏宁 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1195-1203,共9页
皮秒激光加工作为一种先进的超快加工技术,以其"冷加工"、高重复频率和高脉冲能量等特点,可实现对多种材料高精度、高效率的微细加工,在精密机械、表面工程、生物医学等领域具有广阔的应用范围和前景。综述了皮秒激光用于金... 皮秒激光加工作为一种先进的超快加工技术,以其"冷加工"、高重复频率和高脉冲能量等特点,可实现对多种材料高精度、高效率的微细加工,在精密机械、表面工程、生物医学等领域具有广阔的应用范围和前景。综述了皮秒激光用于金属薄板及硬脆性材料的微孔加工、切割划线以及用于钛酸锶、氧化锆等材料表面改性方面的研究进展,从工艺参数优化、配套装备改进等方面探讨了皮秒激光加工现阶段存在的问题及发展方向。 展开更多
关键词 激光材料加工 皮秒激光 微加工 表面改性
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大功率半导体激光焊接2024和7075的试验研究 被引量:8
7
作者 李娜 王智勇 +2 位作者 苏国强 鲍勇 左铁钏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期326-328,共3页
采用自主研制的1 000W半导体激光器,对2024和7075铝合金薄板进行了焊接。论文分析了不同工艺参数对于铝合金焊缝宏观成型和微观组织的影响。2024铝合金焊缝的沉淀析出物尺寸明显变小。试验研究表明焊接过程比较稳定,焊缝成型良好,得出... 采用自主研制的1 000W半导体激光器,对2024和7075铝合金薄板进行了焊接。论文分析了不同工艺参数对于铝合金焊缝宏观成型和微观组织的影响。2024铝合金焊缝的沉淀析出物尺寸明显变小。试验研究表明焊接过程比较稳定,焊缝成型良好,得出大功率半导体激光器适合于薄铝板的焊接。 展开更多
关键词 大功率半导体体激光器 焊接 铝合金
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大功率掺镱双包层光纤激光器热效应分析和实验研究 被引量:6
8
作者 李平雪 朱辰 +4 位作者 邹淑珍 赵鸿 姜东升 李港 陈檬 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期318-321,共4页
文章从热传导方程和速率方程出发,对单端泵浦的大功率光纤激光器的热效应问题进行了理论分析,并对光纤径向和轴向温度分布特性进行了数值模拟;根据模拟的结果合理设计了光学元件的参数和采取了降低热效应的有效措施,在实验上获得621.6W... 文章从热传导方程和速率方程出发,对单端泵浦的大功率光纤激光器的热效应问题进行了理论分析,并对光纤径向和轴向温度分布特性进行了数值模拟;根据模拟的结果合理设计了光学元件的参数和采取了降低热效应的有效措施,在实验上获得621.6W的高功率激光连续输出,其光光斜效率为78.23%。 展开更多
关键词 掺镱双包层光纤激光器 热效应 温度分布 大功率
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高硬脆陶瓷激光加工技术的研究及进展 被引量:8
9
作者 闫胤洲 季凌飞 +1 位作者 鲍勇 蒋毅坚 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期5-8,共4页
随着陶瓷材料应用领域的不断扩大,激光在陶瓷材料加工方面的巨大潜力日趋显现。由于陶瓷材料本征的硬脆特性,使得该技术的发展中还存在许多亟待解决的问题。根据近20年有关激光宏观加工陶瓷的论文和发明专利,从加工方法的角度系统地总... 随着陶瓷材料应用领域的不断扩大,激光在陶瓷材料加工方面的巨大潜力日趋显现。由于陶瓷材料本征的硬脆特性,使得该技术的发展中还存在许多亟待解决的问题。根据近20年有关激光宏观加工陶瓷的论文和发明专利,从加工方法的角度系统地总结分析了激光加工陶瓷材料减少热损伤的8种常用方法,并讨论了各种方法的优缺点,在此基础上对激光加工陶瓷材料的研究现状和发展前景进行评述并提出相关建议。 展开更多
关键词 激光加工 陶瓷 激光切割 激光打孔
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球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的研究 被引量:9
10
作者 杨胶溪 左铁钏 +1 位作者 徐文清 高协清 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期517-519,共3页
为了研究在球墨铸铁QT600-3基体上熔覆钴基合金,采用6kW CO2激光器进行激光熔覆,用扫描电镜对激光熔覆层进行形貌观察,分析裂纹及气孔的形成原因,取得在球墨铸铁基体上熔覆钴基合金的最佳工艺参数。结果表明,球墨铸铁基体与熔覆层能形... 为了研究在球墨铸铁QT600-3基体上熔覆钴基合金,采用6kW CO2激光器进行激光熔覆,用扫描电镜对激光熔覆层进行形貌观察,分析裂纹及气孔的形成原因,取得在球墨铸铁基体上熔覆钴基合金的最佳工艺参数。结果表明,球墨铸铁基体与熔覆层能形成良好的冶金结合,但熔覆功率过高使得熔覆层开裂倾向增大,过渡区及热影响区的球状石墨由原来的“牛眼状”变为单独的石墨球,石墨球外围的环状铁素体出现消溶。 展开更多
关键词 激光技术 球墨铸铁 熔覆 裂纹
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聚合酶链式反应微流控芯片的准分子激光制备和应用研究 被引量:5
11
作者 姚李英 祁恒 +5 位作者 陈涛 文思远 伯晓晨 陈苏红 王升启 左铁钏 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期428-431,共4页
采用价格便宜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替价格昂贵的硅或玻璃作为聚合酶链式反应(PCR)微流控芯片的基片材料,采用柔性大且自动化程度高的准分子激光微加工方法代替加工工艺复杂的光刻化学腐蚀方法,在19kV和18mm/min的优化加工参数下,... 采用价格便宜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替价格昂贵的硅或玻璃作为聚合酶链式反应(PCR)微流控芯片的基片材料,采用柔性大且自动化程度高的准分子激光微加工方法代替加工工艺复杂的光刻化学腐蚀方法,在19kV和18mm/min的优化加工参数下,在48mm×67mm×1mm的PMMA基片上制备出20个循环的PCR微流控芯片.芯片微通道横截面呈梯形,底面光滑.微通道宽104μm,深56μm,长2060mm,加工耗时约110min.该芯片和相同尺寸的盖片在160N和105℃条件下通过热压经20min键合在一起,键合强度为0.85MPa.键合后的芯片和温控系统集成在一起,采用比例积分微分(PID)方法得到的控温精度为±0.2℃,采用红外热像仪得到的相邻温区间的温度梯度分别为16.5和22.2℃,最后利用该芯片在对170bp的DNA片段实现了体外扩增. 展开更多
关键词 PMMA PCR微流控芯片 准分子激光
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双光束激光焊接的试验研究 被引量:6
12
作者 黄瑞 陈铠 +1 位作者 张松 赵旭东 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期66-67,共2页
双光束激光焊接因其良好的过程稳定性和低的气孔率已经成为激光焊接的一个研究方向,本实验以45号钢为材料研究了成一定角度的CO2激光双光束的焊接特性。通过观察焊缝外貌形态和截面形状,研究焦斑间距和其他工艺参数对一定角度的双光束... 双光束激光焊接因其良好的过程稳定性和低的气孔率已经成为激光焊接的一个研究方向,本实验以45号钢为材料研究了成一定角度的CO2激光双光束的焊接特性。通过观察焊缝外貌形态和截面形状,研究焦斑间距和其他工艺参数对一定角度的双光束焊接的影响。 展开更多
关键词 CO2激光 焊接 双光束 角度
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激光制备PMMA基PCR微流控芯片的热压键合研究 被引量:5
13
作者 姚李英 张瑜 +2 位作者 陈涛 王升启 左铁钏 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期75-77,共3页
MEMS技术的发展,使得PCR微流控芯片的制备成为了现实。本文采用波长248nm的准分子激光作为一种新型的微加工方法,在19KV电压和18mm/min的激光优化加工参数下,在40mm×63mm的PMMA基片上制备出了20个循环的PCR微流控芯片。芯片上微通... MEMS技术的发展,使得PCR微流控芯片的制备成为了现实。本文采用波长248nm的准分子激光作为一种新型的微加工方法,在19KV电压和18mm/min的激光优化加工参数下,在40mm×63mm的PMMA基片上制备出了20个循环的PCR微流控芯片。芯片上微通道的宽为104μm,深为56μm,长为1040mm,芯片加工耗时57分钟。随后采用自己搭建的热压装置,定量讨论了热压键合的温度、压力和时间对芯片键合质量的影响,得出了PMMA基微流控芯片热压键合的最佳参数:95℃,160N,20min。并在该条件下成功地将PMMA基的20个循环的PCR微流控芯片和相同尺寸的盖片键合在一起,键合后的芯片具有良好的密封性,能够承受的最大压强为0.85Mpa,能满足进行PCR反应的要求。 展开更多
关键词 准分子激光 高聚物 热压键合 PCR技术
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提高准分子激光打孔质量的方法研究 被引量:4
14
作者 郭商勇 陈涛 刘世炳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期625-627,共3页
为了提高准分子激光打孔质量,分析了影响现行加工系统打孔质量的因素,在此基础上提出利用钻孔法改进打孔效果的解决方案。根据此方案设计了加工光路,进行了微孔加工实验。实验结果表明,采用248nm准分子激光加工有机材料聚甲基丙烯酸甲酯... 为了提高准分子激光打孔质量,分析了影响现行加工系统打孔质量的因素,在此基础上提出利用钻孔法改进打孔效果的解决方案。根据此方案设计了加工光路,进行了微孔加工实验。实验结果表明,采用248nm准分子激光加工有机材料聚甲基丙烯酸甲酯,微孔形状规则,孔径锥度可减小至0.055。该加工系统和方法提高了微孔加工的速度和质量,在微加工领域具有很好的实际应用价值。 展开更多
关键词 激光技术 激光钻孔 准分子激光 掩模 打孔质量
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激光辐照与拉伸预应力作用下复合材料试件的破坏研究 被引量:7
15
作者 陈明 龙连春 +2 位作者 刘世炳 阳志光 路志峰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期412-417,共6页
对复合材料T300/FAG80试件在室温及激光辐照下的力学性能进行了测试,得到材料的纵横向有效弹性模量以及拉压破坏强度,并分析激光参数对于材料力学性能的影响。试验采用波长为1064nm的Nd:YAG连续输出激光器,在不同拉伸预应力下,以不同功... 对复合材料T300/FAG80试件在室温及激光辐照下的力学性能进行了测试,得到材料的纵横向有效弹性模量以及拉压破坏强度,并分析激光参数对于材料力学性能的影响。试验采用波长为1064nm的Nd:YAG连续输出激光器,在不同拉伸预应力下,以不同功率密度激光辐照复合材料,并使用高速摄像机进行同步观测,对烧蚀破坏机理进行了分析并预测激光强度对于材料性能影响的趋势走向。使用有限元软件对激光辐照复合材料试件破坏时间进行数值建模,将计算结果与试验结果相对比,数据基本吻合。 展开更多
关键词 复合材料 激光 环氧树脂 力学性能
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大功率半导体激光相变硬化U74钢轨的实验研究 被引量:4
16
作者 王智勇 苏国强 +1 位作者 张辉 左铁钏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期63-67,共5页
使用自主研制的新型高光束质量大功率半导体激光器对U74钢轨进行相变硬化,并对硬化结果进行分析。分析结果表明,经过半导体激光处理后的表面区域晶粒结构明显细化,硬化层硬度HV10/20可以达到800~900,比基体硬度提高3~4倍,沿半导... 使用自主研制的新型高光束质量大功率半导体激光器对U74钢轨进行相变硬化,并对硬化结果进行分析。分析结果表明,经过半导体激光处理后的表面区域晶粒结构明显细化,硬化层硬度HV10/20可以达到800~900,比基体硬度提高3~4倍,沿半导体激光器光斑的不同轴向扫描对硬化层有很大影响,沿慢轴方向扫描得到的硬化层深度要远高于快轴方向的硬化层深度,硬度沿深度方向在过渡区附近迅速下降至基体硬度。实验表明,慢轴方向的相变硬化效率约为快轴方向的4倍。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器(HPDL) 相变硬化 U74钢轨
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TC轴承激光增材制造工艺及组织性能研究 被引量:7
17
作者 杨胶溪 胡星 王艳芳 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期61-66,共6页
为解决常规方法制备TC轴承带来的磨损不均问题,提高TC轴承服役寿命,采用激光增材制造方法在钢制零件基体表面制备耐磨涂层。选用两套不同工艺参数分别在TC轴承内轴套外圆、外轴套内孔进行Cr3C2/Fe基耐磨材料的激光熔覆,获得了无气孔、... 为解决常规方法制备TC轴承带来的磨损不均问题,提高TC轴承服役寿命,采用激光增材制造方法在钢制零件基体表面制备耐磨涂层。选用两套不同工艺参数分别在TC轴承内轴套外圆、外轴套内孔进行Cr3C2/Fe基耐磨材料的激光熔覆,获得了无气孔、裂纹且冶金质量优良的耐磨涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征,并使用数字显微硬度计、摩擦磨损试验机、盐雾腐蚀实验箱分别对熔覆层进行硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试。结果表明:TC轴承耐磨涂层的平均显微硬度为HV700,耐磨性为Ni60涂层的3倍,耐腐蚀性接近于316L不锈钢。 展开更多
关键词 激光熔覆 TC轴承 铁基碳化铬合金 组织与性能
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锥形半导体激光芯片的光刻工艺研究 被引量:2
18
作者 李景 邱运涛 +6 位作者 曹银花 王青 尧舜 许商瑞 秦文斌 刘友强 王智勇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1502-1506,共5页
针对锥形半导体激光器中的脊形波导区宽度较小的问题,对半导体激光芯片制造中的刻蚀标记及刻蚀方法进行了研究。提出对于锥形半导体刻蚀中的脊型区域和锥形区域,采用不同精度的双标记刻蚀方法,细化对脊形波导和锥形波导的刻蚀中的对准问... 针对锥形半导体激光器中的脊形波导区宽度较小的问题,对半导体激光芯片制造中的刻蚀标记及刻蚀方法进行了研究。提出对于锥形半导体刻蚀中的脊型区域和锥形区域,采用不同精度的双标记刻蚀方法,细化对脊形波导和锥形波导的刻蚀中的对准问题,并使光刻标在不同的光刻版上相错位排列,在相应光刻版中相互遮挡,反复刻蚀中保证相应的光刻标清晰、完整。刻蚀后的芯片在电流为7 A时获得了中心波长963nm、连续功率4.026 W、慢轴方向和快轴方向激光光束参数乘积分别为1.593 mm·mrad和0.668 mm·mrad的激光输出。 展开更多
关键词 锥形半导体激光器 脊形波导 光刻标 芯片刻蚀
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掺镱全光纤激光器研究 被引量:2
19
作者 张雪霞 葛廷武 +2 位作者 董繁龙 谭祺瑞 王智勇 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1040-1044,共5页
用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前... 用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。 展开更多
关键词 激光器 全光纤激光器 双包层光纤 耦合器 高功率
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短相干长度全固态多纵模绿光激光器的研究 被引量:3
20
作者 朱琳 陈檬 +2 位作者 庞庆生 常亮 李港 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期9-10,共2页
本文从理论上分析了多纵模激光器的相干长度随光程差的改变而呈现周期性的特点,利用计算机对激光器多纵模输出时的相干特性进行模拟,分析了相干长度与纵模数之间的关系,并且通过实验进行了验证,理论分析与实验结果一致。采用拉长谐振腔... 本文从理论上分析了多纵模激光器的相干长度随光程差的改变而呈现周期性的特点,利用计算机对激光器多纵模输出时的相干特性进行模拟,分析了相干长度与纵模数之间的关系,并且通过实验进行了验证,理论分析与实验结果一致。采用拉长谐振腔腔长的方法得到了短相干长度的全固态绿光激光器。 展开更多
关键词 相干长度 条纹可见度 多纵模 半导体泵浦
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