针对目前工业领域对激光熔覆、激光热处理的应用需求, 研制了10 kW级直接输出半导体激光熔覆光源。采用半导体激光叠阵为单元器件, 将偏振合成技术和波长合成技术相结合, 将2只915 nm和2只976 nm半导体激光叠阵进行合成, 当工作电流为122 A时, 最大输出功率达到10 120 W, 电-光转换效率为46%。实验中还对光源内部的易损光学元件的热效应进行了模拟分析并设计有效的散热结构, 使其最高温度从4422 K下降到320 K, 同时对应的热应力从754 MPa下降到14 MPa, 大幅提升了激光光源的可靠性。

光纤激光同带抽运方案具有泵浦亮度高、量子亏损小等优势, 有着巨大的功率提升潜力, 是近年来国际上的研究热点。1018 nm光纤激光可作为高功率掺镱光纤激光器的高效同带抽运源, 但是单个1018 nm光纤激光器输出功率有限, 光束合成是突破这一局限的重要方案。基于19台单模1018 nm光纤激光器和一个19×1光纤功率合束器, 搭建了一套全光纤结构激光合成系统, 实现了5 kW的1018 nm合成激光输出。

针对传统的侧视激光合成孔径雷达成像系统的缺点, 研究了一种基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法。首先研究了前视激光合成孔径雷达的组成原理, 给出了系统的结构框图, 分析了点目标的距离向和方位向多普勒历程, 采用Matlab对成像结果进行了仿真, 并对点目标的成像包络进行了详细仿真, 结果表明, 该算法可对雷达前视场景的目标进行有效成像。

为了提高复合材料的硬度、强度及耐磨性能, 采用高能束激光诱发自蔓延原位自生反应合成金属陶瓷颗粒增强复合材料的方法, 在过共晶Ni85Al15粉末中添加质量分数为0.01, 0.015和 0.02的钨精矿粉并压制成坯激光烧结后, 得到了烧结合金的X射线衍射和扫描电子显微硬度、磨损测试结果。未添加钨精矿粉时, 烧结合金的合成产物主要有NiAl, Ni3Al和Al2O3等相; 添加钨精矿粉后, 烧结合金产物增加了Ni4W和WO3相; 当钨精矿粉的质量分数为0.01时, 烧结合金相对密度最高为5.84g/cm3, 其孔隙率最低为0.13%, 合金硬度最高为325.2HK, 磨损率最低为0.27mg/mm2。结果表明, 钨精矿粉的加入, 能够增加材料的硬度及其耐磨性能, 当其质量分数达到0.01时, 材料的硬度和材料的耐磨性能最优。

采用激光诱导二甲基二乙氧基硅烷气相合成了SiC纳米陶瓷粉,对其合成工艺进行了研究,用多种分析手段对粉体进行了测试表征,同时对合成的非晶纳米SiC粉和初期晶化进行了探讨。实验结果表明：通过控制反应物蒸气流量,可对反应温度进行控制,从而实现对粉体组成、结构进行控制。在其他条件不变时,当反应物蒸气流量为700～820 sccm时,可制得较为理想的平均粒径为10～15 nm的非晶SiC纳米粉；非晶SiC纳米粉在1160℃氩气氛下晶化处理,开始晶化,由非晶SiC经固相反应得到β-SiC。

采用高功率CO2激光诱导高纯硅烷气相反应,制备出粉体平均粒径为10～120 nm,晶粒度与平均粒径比为0.3～0.7的各种纳米结晶硅粉。制备出的硅粉粒度均匀,粒子呈球形,但部分粒子间出现烧结。粉体粒径随激光功率、反应压力的增加而增加,随硅烷流量、稀释Ar气的增加而减小。晶粒度对硅烷流量和反应压力的变化不敏感,但随激光功率的降低和混合Ar气的增加而明显减小。Si粒子的形成经历了单晶粒子的生长和这些粒子间的碰撞生长过程。