激光表面改性3 kW 半导体激光器矩形光斑聚焦系统研究

　　许成文, 钟理京, 秦应雄, 郭海平, 唐霞辉

　　华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心

　　摘要 针对3 kW 半导体激光器应用于机器人表面改性系统，聚焦光斑不均匀问题，提出了一种采用菲涅耳透镜对面阵高功率半导体激光器输出光斑进行聚焦匀化的方法，设计出尺寸为10 mm×2 mm 的均匀矩形光斑。利用Zemax 和Matlab 软件进行仿真分析，研究了菲涅耳透镜楞距和入射光发散角对聚焦系统焦斑均匀性的影响。结果表明，当菲涅耳透镜楞距在1 mm 以内时，焦斑均匀性最佳约为94.90%。随着楞距的继续增大，输出光斑均匀性会逐渐降低。当楞距增大到2.5 mm 后，光斑的均匀性不再随楞距的增大而变化，基本稳定在93.85%左右。焦斑的均匀性会随着发散角的增大有所提高，但是发散角太大会使聚焦难度增加，而且光斑均匀性也随之劣化。当菲涅耳透镜楞距为1 mm，入射光发散角在12.5~20 mrad范围内时，焦斑均匀性最好约为95.22%。

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　　基于三维X 射线成像的激光复合焊接7020 铝合金的组织与力学特性演变

　　胡雅楠, 吴圣川, 张思齐, 焦汇胜, 付亚楠

　　西南交通大学牵引动力国家重点实验室

　　摘要 基于光学显微镜、扫描电镜、同步辐射X 射线成像、电子背散射衍射技术、显微硬度计、拉伸性能测试以及有限元仿真探讨了光纤激光-脉冲MIG 复合焊接2 mm 厚7020-T651铝合金的微观组织与力学特性。结果表明：焊缝、熔合线和母材分别为粗大等轴树枝晶、粗大柱状晶和典型的轧制组织，紧邻熔合线存在一个约100 μm 宽的等轴细晶区;接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强度系数分别为260 MPa、213 MPa、4.8%和0.7;强化元素Zn 的蒸发烧损和再分布以及强化相颗粒变异的综合影响，导致焊缝的硬度值最低(75 HV)，约为母材的62.5%，但不是导致接头应力集中的重要原因，焊趾区微小缺口才是导致接头疲劳强度降低的根本原因。

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　　基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达

　　王文珂, 刘丽, 张建国, 李静霞, 王冰洁

　　太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室

　　摘要 提出了一种基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达系统。该系统包括中心站、光纤传输链路和基站。在中心站，改进型Colpitts振荡器产生超宽带混沌信号，经上变频后作为雷达探测信号。探测信号通过激光器的外调制技术转换为相应的光信号，经光纤链路传输到基站并转换为相应电信号，由宽带天线发射。目标物反射的回波信号经电光转换和下变频在中心站被采集。利用相关运算和后向投影算法，中心站可实现对目标物的二维空间成像。实验结果表明，该系统经过10 km 光纤传输后可对单个和多个目标物进行远程成像。成像的距离分辨率和方位分辨率分别为6 cm 和8 cm。

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　　基于前馈-反馈综合控制的SG-II 升级装置腔空间滤波器远场串并行自动准直

　　刘代金, 邹伟, 张峰, 李红, 林强, 高妍琦, 刘代中

　　中国科学院自动化研究所精密感知与控制中心

　　摘要 结合神光II升级装置腔空间滤波器远场准直的特点，通过建立孔间耦合模型，提出了一种孔间前馈补偿和孔内反馈调节相结合的多孔串并行综合准直控制方法。该方法通过位置预估和局部极值搜索来实现所有基准中心的提取,并依据图像Jacobian 矩阵，计算各反射镜电机的反馈控制量。将前孔准直调节量作为后孔准直扰动，并利用孔间耦合模型计算出后孔准直所需的前馈扰动补偿控制量，综合反馈控制量和前馈补偿量实现多孔的串并行准直调节。实验结果表明，基准中心的识别准确率达到97%以上，准直时间由约1 min缩短至30 s左右，在很大程度上提高了准直效率。

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