运用激光熔覆的方法在中碳钢表面原位合成制备了颗粒增强铁基复合涂层。通过调整两种强碳化物形成元素Ti和Zr的相对含量,研究了不同配比下原位自生碳化物颗粒相的分布特征。结果表明,在总量一定的情况下,复合添加Ti和Zr可以提高颗粒分布密度和颗粒相面积比。其中,以Ti和Zr的质量比为1∶1时得到的颗粒密度最大、颗粒尺寸分布最均匀。同时对不同的颗粒分布状态下涂层的显微硬度进行了研究。

Mg及其合金由于密度低、加工性能好和比强度高而在轻金属中占有较大的比重。其差的耐蚀性成为其广泛应用的最大障碍。研究采用激光表面处理的办法对铸态的ZM2、ZM5和ZM6合金进行了提高耐蚀性和显微硬度的实验。实验采用500W Nd:YAG脉冲激光器进行重熔和快淬ZM2、ZM5和ZM6合金表面。对激光表面处理区的显微组织与原基材的组织采用金相显微镜和扫描电镜进行了对比观察。采用阳极动电位测试的办法对激光处理区和基材放在NaCl溶液中进行了耐蚀性表征,经激光处理后耐蚀性得到提高。

为描述预置粉Nd:YAG激光熔覆过程中温度场的变化规律,建立了三维预置粉激光熔覆物理模型,通过自行编程,利用三维表格施加高斯激光热流密度载荷,实现载荷的空间分布与时间移动,在ANSYS软件中模拟计算了预置粉Nd:YAG激光熔覆过程温度场。模拟结果表明光斑中心处温度最高,为2.8×10³℃,并以光斑为中心逐层降低,等温线近似椭圆形,椭圆中心位于光斑后方。光斑点的升温变化率、降温变化率、热梯度分别为7×10³℃/s、5×10³℃/s、2×10⁶W/(m²·s)。这些结果数据为激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据。

分别以铝、铒、镱为靶材,采用脉冲激光沉积技术(PLD),在二氧化硅/硅基底上沉积镱、铒共掺的三氧化二铝薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、单色仪等分析手段,研究了薄膜的表面形貌、光致发光强度(PL)等性质。优化了氧分压和靶间距两个重要工艺参数。光致发光强度提高14倍,半峰宽提高了70nm。

以304不锈钢作为实验材料,使用YAG激光器进行振镜扫描点焊实验,速度为20点/s。实验详细研究了激光束入射到试样表面的角度变化对焊点形貌的影响。此外,对激光脉冲能量以及脉冲宽度的变化对焊点表面直径的影响做了深入研究。实验结果表明,随入射角的增加,熔宽增大,但熔长逐渐减小。随脉冲能量和脉冲宽度的增加,焊点表面直径增大,并且脉冲能量对焊点表面直径的影响明显大于脉冲宽度的影响。

为了研究H62黄铜激光焊接时母材难以熔合和Zn元素蒸发而导致的多孔焊缝,采用峰值功率300W Nd:YAG激光焊接设备,对3mm厚的H62黄铜进行焊接试验。通过控制激光脉冲波形、试样拼接紧密程度、激光加工参数和使用脉冲能量负反馈技术,结果表明:在使用前置尖峰脉冲波形与合适的激光加工参数条件下,焊接接头横截面整体形貌良好,没有发现气孔、夹杂等焊接缺陷。最后对焊接接头进行金相组织和焊缝上Cu、Zn元素成分分析,发现焊缝表面稍有凹陷,焊缝与母材具有完全冶金结合,焊接接头热影响区很窄和焊缝中心几乎全为细小晶粒的特征。

侧面泵浦薄片激光器中有三个最为关键因素:热键合、泵浦光的均匀性、热沉冷却。文章从理论和实验两方面对二极管侧面泵浦的薄片激光器增益介质晶体内光分布的均匀性进行了研究。在理论上,通过建立二极管侧面泵浦薄片激光器介质内泵浦光吸收情况的数值模型,模拟计算了在Nd:YAG晶体掺杂浓度为0.6at%、七个二极管均匀泵浦条件下,不同晶体尺寸的光斑分布。从实验上,设计了测量晶体内光分布的实验,实验结果与理论结果非常相近。理论模拟结果对实验有一定的指导作用,尤其是在大功率泵浦的情况下有很好的指导意义。

为了适应CO₂激光器小型化的趋势和降低生产成本的要求,基于矩阵光学理论,提出并研究将众多根放电管轴对称平行安排,由紧凑的轴对称四镜腔提取激光的方案,并对谐振腔的传输特性和输出特性进行了分析和模拟。分析表明:在近场范围内,输出光束为多支靠得极近的光束并在放电管数量众多时可为一环形光束;在远场,输出光束合并为一条光束。

利用主振荡功率放大(MOPA)结构的光纤激光器倍频KTP晶体,通过移动晶体改变入射激光功率密度的方法研究了KTP倍频晶体的损伤特点。实验显示在重复频率为20kHz的光纤激光器作用下KTP晶体损伤阈值在24 MW/cm²左右,并观察到损伤晶体都在出光面处被击裂;从光纤激光器的线宽、重复频率等方面对实验结果作了分析,对绿光在KTP晶体损伤中的作用作了阐述;最后给出了提高晶体激光损伤阈值的方法。

射流是一种特殊的流动,对它外部速度场和密度场的研究,将有利于风能交流引信发电机外形设计。研究采用激光双曝光全息干涉技术,得到马赫数M=0.6时射流场有模型的干涉图像,经过计算得到射流场密度分布。为定量测量射流装置外流场和风能交流引信发电机周围流场密度提供了一种新的分析方法。

在高功率激光加工应用中,不同的加工形式对激光光束的聚焦性能要求不同,因而采取的聚焦方式也不一样。研究介绍了高功率激光加工中激光光束聚焦的几种常用方式,包括透镜聚焦、球面镜反射聚焦和离轴抛物面镜反射聚焦。系统地分析了这几种聚焦方式各自的优缺点及其应用领域,并且对这几种聚焦方式进行了模拟分析,形象、直观地反映出各种聚焦方式的聚焦效果。

采用光纤激光精密切割系统,研究了激光切割工艺参数对血管内支架质量的影响。通过实验和分析,获得了筋宽均匀、结构精细、热影响区小、切缝粗糙度低的血管内支架。对支架进行了球囊扩张实验,支架直径从2.0mm扩张到3.1mm时纵向缩短率为1.3%。利用动态力学分析仪(DMA),采用平面压缩法对扩张后直径为3.1mm的支架的径向支撑力进行了测试,分析了位移随加载压力的变化趋势。

随着数字化技术的逐步普及,越来越多的形体通过3D扫描设备输入计算机,然后通过一系列操作转化为CAD模型。但由于价格、适用性、易用性等条件影响,现有的3D扫描设备不能满足许多用户的需求。研究线激光扫描与双目立体视觉法的集成,实现了一套简便的手持式3D扫描法;并利用摄影测量技术,建立固定于物体上的统一坐标系,以对齐不同角度下的扫描数据。详细介绍了相关原理,给出了一个复杂陶瓷模型的扫描实例,验证了这种方法的有效性。

激光的广泛应用已经扩展到流体力学领域,如激光多普勒测流速,而加速度的量也与流体的动力学过程密切相关。提出了一种测量微管中流体加速度的新方法。搭建双光束干涉平台,在光路中引入微流管道,通过流体力学公式的推导,得出液流微弱加速度的产生与表式。微流发生时,采集实验数据并对其作信号处理与时频分析,得到信号频率随时间线性变化的关系。时频曲线的斜率即反应了加速度的信息。

由CCD、显微成像装置和计算机组成显微成像检测系统常用于精细加工的高精度显微测量。但由于CCD所采集的图像存在较大的非线性畸变,在检测前必须对系统进行标定。研究提出了一种高效、快速检测系统的标定方法。通过预先设定的高精度标定模板,并采用图像处理技术,计算出模板中参考圆的精确坐标,并以此作为参数,求解由非线性方程组问题构成的矫正模型,获取系统的矫正参数。实验验证了该方法的有效性。

采用双光束—双散射模式对气流的流速进行了测量,得到了多普勒频移信号,并对信号进行了滤波处理,提高了信噪比。滤波后的信号经数字相关处理器进行二值化和自相关运算处理后,得出气流的流动速度,进而得到时间函数曲线和速度分布直方图。将测量结果与某时刻速度的理论计算结果进行比较,测得速度与计算值偏差为0.3%,根据统计结果,测得速度的标准差为5.29%。最后对影响测量精度的因素进行了分析,通过前置滤波放大器降低了系统噪声,实验结果表明该方法对气流速度测量具有较高的精度。

利用可调谐激光光谱技术检测气体浓度时,在气体浓度较高或气体吸收路径较长的情况下,用简单的线性关系逼近朗伯-比尔定律的指数关系,会造成较大的误差,甚至错误的结果。在不改变气体吸收光路长度的前提下,采用分段线性插值和谐波分析的方法,将浓度范围为0～100%的气体,每隔5%划分为一个子区间,在各个子区间内采用不同的比例系数,从而可以很好地逼近理论曲线,并可以消除光强波动等因素的影响,大大提高系统的检测精度。

当激光束投射在浮雕光栅上,透过光栅的衍射光斑就反映了浮雕光栅的表面信息。提出一种浮雕矩形光栅刻槽深度的高精度衍射测量方法。分别采用两个激光波长垂直入射光栅表面,测量透过光栅的0级和1级衍射光强比,实现对光栅刻槽深度的间接测量。此测量方法理论精度优于1nm。给出了对石英浮雕矩形光栅的实验测量结果。该测量方法的突出特点是:所用仪器设备简单,对环境噪声不敏感,测量速度快,特别适用于在线检测。

对林肯链霉菌原生质体进行He-Ne激光-紫外复合诱变,结果表明,复合诱变对该菌的原生质体有明显的致死作用。将诱变后的原生质体涂布含林可霉素浓度为15000μg/mL的再生平板上,可获得抗性基因突变株。经筛选,得到一株遗传性状稳定的高产菌株SL-98-2＃-8,其摇瓶效价为3110μg/mL,比出发菌株SL-98-2#(2210μg/mL)提高了40.7％。

与球形金颗粒相比,棒状金颗粒具有更为特殊的表面等离子共振(SPR)特性:有横向和纵向两个SPR峰,纵向SPR峰的位置取决于金纳米棒颗粒的长短轴比,因此通过控制不同长短轴比,可以实现纵向SPR峰位置的人为调控(从可见光区到近红外光区),金纳米棒,由于其表面SPR等强吸收和发光特性,在癌症的诊断和治疗中存在着巨大的应用前景。结合配体的金纳米棒能够特异性地标记癌症细胞上的受体,并提供特定分子的特有信息,进行生物成像和癌症检测。另外,金纳米棒能够有效地吸收红外光能量进行局部加热,导致蛋白质变性,并致细胞死亡。主要回顾各种不同尺寸和形状的金纳米棒的光学特性,综述了选择性标记的金纳米棒在癌症诊断和光热疗法中的研究进展。

目的:从创伤面积收缩率和组织病理学角度观察630nm连续输出型弱激光,在功率密度一定(10mW/cm²)时,每日创面照射剂量分别为1.2J/cm²、2.4J/cm²和3.6J/cm²对Wistar大鼠背部皮肤开放型创伤愈合的影响。方法:用手术剪在每只Wistar大鼠背部造四个圆形、全层皮肤切除的创口,按照完全随机设计,将同一只大鼠背部的四个创口划分到空白对照组和三个不同剂量照射组,造创半小时后照射,连续照7天;再将大鼠随机分为1~6组,依次在造创后的第12、24、48、72、120和168小时处死取材,进行HE染色,光镜下评价;对第5、6组的样本增加马松(Masson)特染,光镜下评价;并对第6组在每次照射前用无菌薄膜沿边缘描记一次创面,采用ImageJ图像处理软件计算创口面积,对数据进行方差分析。结果:创伤面积的方差分析结果表明,空白对照组与各照射组之间不存在统计学差异;而组织病理学观察结果表明,弱激光照射组较空白对照组有以下特点:炎性期持续时间短,肉芽组织出现早,在同一时期,肉芽组织成熟、胶原数量多且其中成熟胶原所占比重大、表皮新生速度快,并且,这种优势随着所用剂量的增加而更加明显。结论:功率密度为10mW/cm²,剂量分别为1.2J/cm²、2.4J/cm²和3.6J/cm²的630nm弱激光照射能够产生创伤部位局部效应,促进Wistar大鼠背部皮肤开放型创伤的愈合过程,并且随着剂量的增加,创伤愈合效果越好。

为区分动脉粥样硬化斑块和血管壁,以给激光血管成形术的实时监控提供依据,我们研究了动脉粥样硬化斑块和血管壁的激光诱导荧光光谱。选用日本雄性大耳白兔15只,以高脂饲料喂养3个月,取主动脉弓作纵行切开,分别采用380nm紫外激光和532nm绿激光作为激发光源诱导动脉粥样硬化斑块和血管壁的荧光光谱。结果显示:380nm紫外激光诱导的动脉粥样硬化斑块和血管壁的荧光光谱在416nm处均有明显特征峰,但前者的强度显著高于后者;532nm绿激光诱导的动脉粥样硬化斑块和血管壁的荧光光谱均在532nm和800nm处有明显特征峰,但强度无明显差别。说明紫外激光诱导的荧光光谱可以有效区分动脉粥样硬化斑块和血管壁,而532nm绿激光诱导的荧光光谱不能有效区分动脉粥样硬化斑块和血管壁。