1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室，天津 300072
在功能性近红外光谱（fNIRS）成像技术的实现中，扩散光学层析成像（DOT）具有改善定量性和分辨率的巨大潜力，但其效果受制于生理干扰（呼吸、心跳和低频振荡等）、检测系统的随机噪声以及有限测量数据量带来的不适定性。为增强fNIRS-DOT成像的性能，本文提出了一种基于模型先验信息的深度卷积编解码网络重建方法，利用分层半三维重建算法实现对表层和深层脑血氧变化信息的初步区分，发挥卷积、编解码网络对空间特征的学习能力，实现对深层脑激活信息的提取重建。为验证所提重建方法的有效性，开展了数值模拟和仿体实验，并将其与传统重建方法进行对比。结果表明，所提重建法不仅可以显著提高重建精度，极大地缩短重建时间，而且具有优异的泛化能力，为实现动态fNIRS成像提供了重要参考。
生物光学 功能性近红外光谱成像 分层半三维重建 深度卷积编解码网络 中国激光
2023, 50(21): 2107107
1 中国科学院空天信息创新研究院激光工程技术研究中心，北京 100094
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
2 μm高峰值功率激光在中长波光参量振荡器泵浦和光电对抗领域中具有重要应用。采用线偏振Tm∶YAP激光泵浦Ho∶YLF晶体的技术路线，基于电光调Q技术，通过泵浦光的偏振方向优化，在泵浦功率为15.4 W时，实现了脉冲能量为9.5 mJ、重复频率为100 Hz、脉冲宽度为13.0 ns的2.05 μm激光输出，水平和竖直方向上的光束质量因子分别为1.2和1.3，对应的峰值功率为0.73 MW。该激光器具有峰值功率高、结构简单紧凑的优点，为将来实现更高能量和更高峰值功率的Ho∶YLF激光输出提供了实验参考数据。
激光器 Ho∶YLF激光器 高峰值功率 电光调Q 中国激光
2023, 50(14): 1401004
强激光与粒子束
2023, 35(3): 031005
1 西安空间无线电技术研究所，陕西 西安 710000
2 西安工业大学 光电工程学院 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛，但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测，提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram，CGH）的零位干涉检测技术。首先，详细阐述了该技术的检测原理和方法，给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点；然后结合工程应用，针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面，设计并制造了相应的CGH补偿元件，完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验；最后，与Luphoscan的检测结果交叉对比，验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法，具有显著的工程应用价值。
面形检测 凸非球面 计算全息图 干涉 shape measurement convex aspheric computer generated hologram (CGH) interference 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220190
1 中国科学院力学研究所，北京 100190
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院大学工程科学学院，北京 100049
4 北京京东方真空电器有限责任公司，北京 101500
为了考察保护气氛中氧含量对焊接质量的影响，对304不锈钢板和镍板进行了激光焊接实验，研究了不同氧含量下的焊缝形貌、组织、成分、硬度分布以及拉伸性能。结果表明，随着保护气中氧气含量的增加，熔池熔深增大，宽度减小，几何不对称度增大，焊缝表面氧化程度加重。当保护气分别为纯氩气和21%(体积分数)氧气时，熔池底部均为柱状晶；当保护气为纯氩气时，熔池顶部为柱状晶和等轴晶的混合晶，加入21%氧气后，熔池顶部为等轴晶。加入21%氧气后，拉伸强度略有增加，焊缝元素的分布更均匀，晶粒度更小，因此显微硬度增大，且在熔池区域内的变化趋于平缓。活性元素氧改变了表面张力系数，引起了熔池内流动与传热模式的变化，并进一步引起接头形貌、组织与性能的变化。因此，可以通过调整保护气中的氧含量来调控焊接质量。
激光技术 异种金属 激光焊接 活性元素 熔池形貌 显微组织 中国激光
2022, 49(16): 1602004
航空工业集团昌河飞机工业集团,江西 景德镇 330034
激光填粉焊接技术可实现大裕度、高质量的柔性焊接,相较于传统焊接技术具有不可比拟的优势。基于GH3030高温合金开展相关工艺试验,研究了不同的激光功率、扫描速度、离焦量对焊接表面形貌、抗拉强度的影响,并分析了不同离焦量下的金相组织。在激光功率2 100 W、扫描速度900 mm/min、离焦量为+2 mm时,可以获得一定熔宽且均匀连续、无缺陷的焊缝；在较优的工艺参数下,焊接后抗拉强度优于母材。各工艺参数的选取对焊接接头的抗拉强度影响很大,在实现良好冶金结合的前提下,避免晶粒粗大、组织疏松是提升抗拉强度的关键。
填粉焊接 高温合金 抗拉强度 晶粒粗大 工艺参数 filler welding superalloy tensile strength coarse grain process parameters
针对机动作战平台天线共享需求，提出了一种面向雷达通信一体化的线阵共享孔径分配方法。首先,建立了共享孔径的模型，根据雷达和通信工作频率差异设计了非均匀线型共享阵列; 其次，将阵元位置的分配转化为多目标优化问题，选择雷达阵列方向图的最高旁瓣电平和通信阵元的信道容量作为优化目标; 最后，用改进的模拟退火算法进行优化计算，并完成了相关的仿真实验,结果证明，雷达最高峰值旁瓣电平和通信信道容量能同时达到工作要求，实现了天线孔径的共享。
雷达通信一体化 多目标优化 模拟退火算法 共享孔径 radar-communication integration multi-objective optimization simulated annealing algorithm aperture sharing
1 中国科学院力学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院大学工程科学学院, 北京 100049
通过耦合温度场、熔池流场、多组分浓度场建立三维数值模型,并结合正交参数设计与极差分析研究了工艺参数对Ni/304SS激光传导焊接中接头元素重分布的影响。以Fe元素为研究对象,量纲分析结果表明,焊接过程中合金元素的输运机制由熔池对流主导。用流入Ni侧的Fe元素平均含量表征熔池中的元素分布情况,设计了L25(5 3)正交模拟实验,并通过极差分析研究工艺参数的相对重要性。结果表明,扫描速度的极差为9.45%,光斑偏移量的极差为9.17%,功率的极差为1.11%。流入Ni侧的Fe元素平均质量分数与扫描速度负相关,与偏移量正相关。此外,适当降低扫描速度并将光斑向304SS侧偏移有利于Fe元素的稀释,使其分布更均匀。
激光技术 激光焊接 数值模拟 多物理场模型 元素分布 工艺参数 中国激光
2021, 48(18): 1802013
共享智能铸造产业创新中心, 宁夏 银川 750021
本文通过选区激光熔化(SLM)技术打印制备TC4试样, 采取不同的热处理方式, 通过拉伸试验、洛氏硬度及金相显微组织等性能检测, 得到不同热处理状态的力学性能。试验结果证明: 经800 ℃完全退火处理后TC4合金具有较高的强度, 且塑性大幅提升, 具有较好的综合力学性能。本文可对TC4钛合金SLM打印零件热处理提供参考。
钛合金 选区激光熔化 退火处理 固溶处理 时效处理 titanium alloy selective laser melting annealing treatment solution treatment aging treatment
山东理工大学机械工程学院, 山东 淄博 255049
为提高高速飞行器尾翼的加工效率, 以4 mm厚的Q235钢板为切割对象, 采用大功率激光切割工艺来代替传统的电火花线切割工艺, 在不同参数组合下开展了尾翼激光切割加工试验。重点研究了激光切割速度v、氧气辅助气压P等关键工艺参数对尾翼表面粗糙度和侧面垂直度的影响规律。结果表明: 在其他试验条件不变的情况下, 当切割速度为2.0 m/min, 氧气辅助气压为0.5 bar时, 切割表面形貌较好, 表面粗糙度最低可达到0.920 μm, 无显微裂纹, 其侧面垂直度最小为0.031 mm/4 mm, 小于0.1 mm/4 mm, 满足其加工技术要求。
激光切割 表面粗糙度 垂直度 切割速度 辅助气压 laser cutting surface roughness verticality cutting speed auxiliary air pressure
