为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样，1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。
激光技术 激光喷丸 2024-T351铝合金 电化学腐蚀 表面形貌 中国激光
2024, 51(12): 1202204
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室，安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
5 安徽工业大学微电子与数据科学学院，安徽 马鞍山 243002
6 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230061
Nd∶GSAG是重要的942 nm固体激光工作物质，在机载和星载水汽检测中有重要的应用。生长了低浓度Nd∶GSAG晶体，通过与高掺杂浓度Nd∶GSAG、Nd∶YAG进行对比，研究了它的结构、光谱和激光性能。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG晶体在808.5 nm处的吸收系数为3.79 cm-1，吸收截面为3.41×10-20 cm2，4F3/2上能级寿命为275 μs，比掺杂原子数分数为1.20%的Nd∶GSAG晶体高出22 μs。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG晶体在942 nm和1060 nm处的激光半峰全宽分别为0.53 nm和0.59 nm，比Nd∶YAG在946 nm和1064 nm处的激光半峰全宽0.66 nm和0.64 nm窄，表明其光波单色性更好。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG在942 nm处的斜效率和光光转换效率分别为5.5%和4.2%，优于Nd∶YAG在946 nm处的斜效率（5.0%）和光光转换效率（3.2%），但在1.06 μm附近低于Nd∶YAG。942 nm处于水汽的吸收波段，上述结果表明Nd∶GSAG的942 nm波段激光有望成为水汽检测的优良光源。
激光光学 固体激光 Nd∶GSAG 光谱 中国激光
2023, 50(23): 2301007
1 山东理工大学机械工程学院，山东 淄博 255049
2 洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳 471003
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
钛合金表面氧化在提高耐磨、耐蚀、界面相容性等方面具有重要应用。采用高斯分布的面热源，模拟红外激光制备Ti6Al4V钛合金表面氧化层过程中的温度分布及变化。首先，通过对比激光功率为500 W（功率密度为39.8 W/mm2）、扫描速度为15 mm/s时钛合金表面和厚度方向温度分布的模拟与试验结果，验证了有限元模型的有效性。然后，采用该模型研究激光功率、扫描速率、重复扫描间隔等对温度场的影响规律。随着激光功率增加，扫描速率降低，加工过程中的线能量增加，钛合金表面和厚度方向的温度整体增加。当线能量相同情况下，由于能量在钛合金表面的累积，大功率高扫描速度下可以获得更高的表面温度和基本相同的内部温度。随着重复扫描间隔的缩小，表面最高温度逐渐升高。
激光加工 氧化层 钛合金 数值模拟 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714006
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
2 吉林省计量科学研究院 吉林省计量测试仪器与技术重点实验室，吉林 长春 130103
医用硬性内窥镜作为诊治医疗器械，其畸变直接影响医生对手术位置判断的准确性，因此内窥镜相对百分畸变的测量是一个亟需解决的问题。设计了一种基于图像处理的相对百分畸变检测系统，通过CCD相机采集校准靶板图像，对内窥镜视轴和目标靶板的板面进行垂直校准后，更换畸变靶板采集图像，计算机将得到的图像进行滤波、感兴趣区域提取和尺寸统计，最终获得相对百分畸变。以30°腹腔内窥镜为测量模型，实验得到设计的校准系统在待测内窥镜全视场70%位置所测量的相对百分畸变值优于未垂直校准系统2.2%。结果表明，系统的检测结果一致性较高，且准确度高于未垂直校准系统。
计量学 检测系统 图像处理 相对百分畸变 metrology detection system image processing relative percent distortion Yifan Zhang 1,2,3,*Haijiao Jiang 1,2,4,**Stephen Shectman 5Dehua Yang 1,2,4[ ... ]Lei Huang 1,2,3,****
Author Affiliations
Abstract
1 MUltiplexed Survey Telescope (MUST) Project Collaboration, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Center for Astronomy Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3 Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
4 Department of Astronomy, Tsinghua University, Beijing 100084, China
5 Carnegie Institution of Washington, The Carnegie Observatories, Pasadena, CA 91101, USA
6 School of Astronomy and Space Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China
7 Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education, Nanjing 210093, China
Astrophysics and cosmology in the coming decades urgently need a large field-of-view (FOV), highly multiplexed spectroscopic survey telescope satisfying challenging image quality and stability requirements. The 6.5 m MUltiplexed Survey Telescope (MUST) proposed by Tsinghua University will be constructed on the Saishiteng Mountain of Northwest China to improve the spectroscopic survey capability of ground-based optical telescopes. In this paper, we demonstrate the conceptual design of the optical system of MUST. MUST will adopt a 6.5 m primary mirror, a 2.45 m secondary mirror, and a multiple-element widefield corrector (WFC) to ensure excellent image quality with an 80% encircled energy size of image spots less than ~ 0.6 arcsec in diameter for the entire 3° FOV and the whole 50° zenith angle range. Thanks to its compact 6.5 m Ritchey-Chretien system and 20,000 optical fibers on its Cassegrain focus, MUST will carry out state-of-the-art wide-field spectroscopic surveys with efficiency ~ 19 times higher than the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) using a measure proposed by Ellis et al. Upon completion around 2029, MUST will be one of the world's most advanced wide-field spectroscopic survey telescopes and a new essential reference for the future development of wide-field survey telescopes. It will enable significant advances in many fields in astrophysics and cosmology.
1 北方爆破科技有限公司, 北京 100097
2 中广核铀业发展有限公司, 北京 100029
为探索压渣厚度对电铲铲装效率的影响, 我们在炮孔直径为251 mm, 台阶高度为7.5 m的生产区块爆破中设计了厚度分别为8 m、10 m、12 m和15 m的压渣。通过对爆后电铲铲装效率的统计, 同时分析爆破块度分布及爆堆高度, 确定了最佳的压渣爆破厚度。试验结果显示:当压渣厚度为10 m时, 不同开挖纵深处, 其块度分布均为最佳, 尤其是400~600 mm的块度区间比例最高; 爆堆隆起高度达到12.6 m, 在所有测试中最接近电铲的最佳铲装高度, 此时电铲铲装效率最高; 区块排数对压渣爆破效果有很大影响, 最佳的炮孔排数为10排, 超过10排后, 爆破效果不佳, 电铲铲运效率降低, 在进行多排孔大区块压渣爆破时, 10排之后的爆破参数需要调整; 采用压渣爆破后, 有效作业时间增加了1 h, 矿石贫化率降低了3%, 在湖山铀矿全寿期内累计可以累计创造4.5亿美元的经济效益。该项研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(20~30排)爆破中, 这既符合大型矿山生产的客观需求, 也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山矿爆破更为精细化的同时, 也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。
爆破工程 压渣爆破 铲装效率 块度分布 隆起高度 blasting engineering buffer blasting loading efficiency fragmentation distribution muck pile height
实现不同OAM光束的空间分离在许多领域都起到重要作用。通过光学坐标变换原理可以实现不同轨道角动量模式的空间分离, 而且可以降低相邻模式之间的串扰, 从而提高OAM模式分辨率。研究为OAM模式分束提供了一种更具可行性的新方案。
轨道角动量 坐标变换 OAM模式分束 orbital angular momentum coordinate transformation OAM beam splitting
为了满足ITO玻璃深加工生产线的掰断和输送的工艺需求，设计了一种ITO玻璃带负压换向掰断输送设备，解决了不同于普通玻璃的ITO玻璃深加工生产线现场问题。
ITO玻璃生产线 负压 换向 掰断 输送 ITO glass production line negative pressure reversing breaking delivery
光子学报
2022, 51(11): 1118002
