1 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
2 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
为了检测金属材料生产、使用过程中的厚度损失及表面裂缝损伤,对比分析了激光干涉仪和电磁超声换能器(EMAT)对金属激光超声信号探测的准确度和实用性。采用激光干涉仪表面波信号与纵波信号相结合的方法探测了铝板厚度,并根据背面纵波信号测量了铝板表面裂痕缺陷深度;采用EMAT表面波信号确定铝板裂痕缺陷的位置,纵波信号确定铝板的厚度。结果表明,相比激光干涉仪的复杂激光超声信号接收光路,EMAT铝板测厚及裂痕缺陷位置检测的误差均在4%以下,且裂痕缺陷位置的预测值不会随着表面裂痕缺陷深度的减小而增加。可见,采用激光超声与电磁超声相结合的方法可有效地降低检测条件的复杂性,提高激光超声的实用性。
测量 激光超声 电磁超声 无损检测 测厚 缺陷
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 烽火藤仓光纤有限公司, 湖北 武汉 430074
模分复用技术是突破单模光纤通信系统容量极限的潜在途径。在未来可能存在的模分复用与波分复用相结合的系统中,不同空间模式和波长的增益差将制约系统容量和速率。为实现模式增益均衡和波长增益平坦,利用1480 nm LP11模式抽运光抽运44.5 km超低损少模光纤,进行分布式少模光纤拉曼放大。利用残余抽运光抽运少模掺铒光纤,进行集中式少模掺铒光纤放大,实验演示远程遥泵少模光纤放大器。实验表明,在1560~1600 nm增益平坦带宽范围内,LP01和LP11两个模式等效开关增益大于15 dB,模间增益差约为2 dB。
光纤光学 模分复用 波分复用 远程遥泵少模光纤放大器 增益均衡 光学学报
2019, 39(10): 1006004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Opto-electronic Information Technical Science of Ministry of Education, College of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Fiberhome & Fujikura Optics Co., Ltd., Wuhan 430074, China
Using the few-mode erbium-doped fiber (FM-EDF) with a simple two-layer erbium-doped structure, we demonstrate an all-fiber FM-EDF amplifier. The gain equalization among the six spatial modes supported by the FM-EDF is achieved when only the pump in the fundamental mode (LP01) is applied. When the signals in six spatial modes are simultaneously amplified, the average modal gain is about 15 dB, and differential modal gain is about 2.5 dB for the signal at 1550 nm.
060.2330 Fiber optics communications 060.4230 Multiplexing 060.2410 Fibers, erbium 140.4480 Optical amplifiers Chinese Optics Letters
2019, 17(10): 100604
山东省科学院激光研究所无损检测平台, 山东 济南 250103
针对钢轨探伤可靠性试验及缺陷信号采集处理要求, 建立了一套基于激光超声技术的无损检测系统。该系统主要包括高能量脉冲激光器、电磁超声换能器、嵌入式信号采集处理系统以及带有人工缺陷裂缝的P60钢轨试件。在分析利用瑞利波探伤机理的基础上, 重点研究了激励线圈阻抗匹配方法, 介绍了嵌入式信号采集处理系统工作原理及其信号处理过程。最后利用搭建的激光超声检测系统, 实现钢轨表面深度不少于0.5 mm缺陷的定位, 并给出了接收信号幅度与提离距离以及缺陷尺寸的关系。
激光超声 钢轨探伤 电磁超声换能器 laser ultrasonic rail steel flaw inspection EMAT 红外与激光工程
2017, 46(1): 0106006
利用理论推导及实验验证的方法研究了激光倾斜入射支持燃烧波时纵波声场的指向性。根据激光超声的产生机理,在喷溅物质垂直作用于工件表面的前提条件下,推导了椭圆形声源作用时远场质点的法向位移。获得了纵波声场的指向性函数,分析了影响纵波声场指向性的因素,并进行了实验验证。利用功率密度低于爆轰波点燃阈值的激光烧蚀工件,使用峰值频率为5 MHz压电探头接收纵波,进而获得纵波声场的指向性实验数据,结果表明,实验数据与理论数据能够较好地进行吻合。在光斑短轴长度恒定时,与激光垂直入射相比,各倾斜入射角度下纵波声场的声束轴线指向均保持不变,并且指向性图形随倾斜角度的增加而变得细窄,纵波声场的能量也更加集中。
激光超声 烧蚀机制 激光斜入射 激光支持燃烧波 纵波声场指向性 laser ultrasound ablation mechanism oblique laser laser supported combustion wave directivity patterns of longitudinal wave 强激光与粒子束
2016, 28(2): 021004
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
依据少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)理论模型，在分析均匀掺铒光纤模式增益特性的基础之上，设计了一种分层掺铒的少模光纤结构。通过遗传算法优化分层掺铒光纤中的铒离子分布，实现了FM-EDFA 信号光四模式群组的增益均衡。仿真结果表明，利用980 nm 单模抽运模式，可以使1550 nm 信号光的四模式群组平均增益达到22 dB，模间增益差值小于0.5 dB，且在C 波段各模式光谱平坦度为2 dB。简化抽运模式结构，降低掺铒光纤制作复杂性，为进一步开展四模式群组增益均衡的实验研究奠定了基础。
光通信 少模掺铒光纤放大器 遗传算法 增益均衡 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 030602
1 山东省科学院激光研究所无损检测平台，山东 济南 250103
2 中国海洋大学物理系，山东 青岛 266100
给出了结合小波阈值方法的激光超声成像系统, 其中激光束作为扫查器扫描铝块试样，而干涉仪作为接收装置。保存的超声信号需要经过小波阈值降噪处理，处理的数据按照扫描的顺序构成三维矩阵，这样可以沿着时间轴切片产生一帧帧图片，这些图片可以利用MATLAB程序叠加成三维空间。最后，这些人工缺陷可以被模型化和可视化。通过结合算法运用超声信号成功地构建了三维物体模型，其中包含了缺陷信息，指明了激光三维成像比传统的激光超声识别缺陷方法更加直观和有效。
激光超声 三维成像 铝块 缺陷 laser ultrasonic three-dimensional imaging Al block defects
山东省科学院 激光研究所, 山东省无损检测工程技术研究中心, 济南 250103
为研究微烧蚀状态下圆形光斑斜入射时激光超声声场的指向性，使用脉冲激光辐照半圆柱形铝质工件表面，并使用压电探头和电磁超声探头分别接收纵波和横波信号。根据速度参数确定了超声信号的类型，提取了信号的峰-峰值，并绘制出声场指向性曲线。通过分析获得以下结论：激光斜入射角度在0~60°范围内变化时，纵波声场的声束轴线方向保持不变，且与工件内法线平行；另外，横波声场的峰-峰值仍然在±35°的方向上取最大值，但是横波指向图形的主瓣易受激光入射方向的影响，当倾斜角度大于等于45°时，横波主瓣的范围变得较宽。
激光超声 激光斜入射 烧蚀机制 超声声场 指向性 laser ultrasound oblique laser ablation mechanism ultrasonic field directivity patterns 强激光与粒子束
2015, 27(9): 099003
