摘要：为了保证船舶结构健康监测系统中应变量值的准确可靠,设计并开发了一种可校准的船用光纤光栅应变传感器。该应变传感器结构经过优化具有较高的精度,且具有可反复安装使用和可校准的特点。设计了光纤光栅应变传感器专用校准装置,其量值可溯源至国家长度基准。通过加载实验验证了该应变传感器的性能,实验结果表明该应变传感器的最大非线性误差为3.4με,重复性为3.1με,证明了该传感器具有良好的测量精度。在此基础上,设计船体结构模型,对传感器进行了静态加载实验,传感器测量数据与理论计算结果符合较好,在实验水池中通过模拟实际风浪环境进行了波浪载荷测试,结果表明研制的船用光纤光栅应变传感器具有较好的可靠性。所研究为工作为船舶结构在线健康监测中的应变测量技术的研究与应用提供了有效的技术手段。

摘要：详细讨论了直接液体冷却薄片激光器的设计。包括增益模块中晶体和冷却液的选取,以及流道结构的设计,分析了增益模块中两类组合方式各自的优缺点。组合方式一中,需要严格控制激光的入射角以及晶体的切割角,给出了具体的计算和分析。组合方式二无需特别选取角度,然而所选的冷却液的折射率要与晶体的折射率尽可能一致。在抽运方式选取方面,分析了采用端面抽运和侧面抽运对激光器储能以及像差等方面的影响。最终,理论分析了采用10片Nd:YLF作为增益介质,折射率匹配液作为冷却液,在抽运功率为5kW时,激光器输出功率大于1kW,光-光效率大于20%,理论分析和实验结果基本一致。

摘要：详细研究了直接液体冷却薄片固体激光器的关键技术,主要包括增益模块内流道结构的设计、薄片增益介质的装夹方式的选择等。从流场的流动状态和流道换热能力的角度出发分析了增益模块内流道结构的设计;对比分析了采用“软装夹”和“硬装夹”对增益介质热应力和增益介质所能承受最大抽运功率的不同影响,计算结果表明,采用“软装夹”增益介质所能承受的抽运功率大约是“硬装夹”的8倍。最终,基于课题组所研制的1kW量级直接液体冷却薄片固体激光器对其关键技术进行分析总结。

摘要：采用基于半导体可饱和吸收镜的被动调Q微晶片激光器,对三通掠入射Nd:YVO_4板条激光放大器进行了实验研究。理论研究了水平方向模式匹配比和掠入射角对板条激光放大器热致畸变的影响。实验验证了掠入射板条激光放大器水平方向最优模式匹配比为0.6,且采用较小的掠入射角可以在保证高增益的同时产生较小的水平方向热致畸变。确定模式匹配比为0.6且三通掠入射角分别为3°、5°、7°时,重复频率为100kHz、平均功率为2mW、光束质量因子M^2=1.17的种子光源所产生的激光经过掠入射Nd:YVO_4板条三通放大后,最终获得12.6 W的激光输出,光-光提取效率达到28%,脉冲峰值功率为1.1 MW,脉冲能量为126μJ,M^2=1.4。

摘要：近年来,直接液体冷却薄片激光器因其体积功率比小,热管理能力强等优势而成为研究热点.本文建立了一套直接液体冷却薄片激光器波前畸变的分析方法.应用该方法研究了直接液体冷却薄片激光器中抽运光均匀性对光束波前畸变的影响.计算分析了均匀性为92%,80%和70%,且总的抽运功率不变时,激光器高阶像差分布情况.随着均匀性逐渐减弱,激光器中高阶像差逐渐增强,低阶像差量基本保持不变.实验中,设计加入波导和未加入波导结构,构建了均匀性为92%和70%的抽运光分布,分别测量了两种情况下的波前抖动情况以及波前畸变分布,抽运功率为5 kW时,测量获得了整个增益模块的光程差高阶分量(OPD_(H)),其畸变量均方根(RMS)值为0.66μm和0.79μm,实验结果和理论分析结果基本趋势一致.

摘要：Aiming at the shortcomings of traditional contact measurement methods such as low measurement efficiency,high cost and low accuracy,a non-contact optical measurement method based on the laser displacement sensor is *** to the relevant regulations of the coaxiality error evaluation standard and the structural characteristics of the compound gear shaft,we have designed and built a set of supporting software system as well as a hardware test *** this paper,the distance difference threshold and scale threshold methods are used to eliminate outlier *** least squares circle is selected to calculate the center of the circle and the minimum containment cylinder axis method is used as the reference axis of the composite gear *** by the standard step shaft calibration,the coaxiality error of the composite gear shaft can be measured to be within 0.01 mm in less than two *** range value of the multi-section measurement test is 0.065 *** average coaxiality error is∅0.476 mm.

摘要：高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50kHz、脉宽为3.9ps、平均功率为10.9mW的光纤种子光源,经过两级固体双通放大,最终得到平均功率为27.65W,峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd…YVO_4放大级,第二级放大器为侧面抽运Nd…YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放大结构以及调节放大级中的填充因子,控制最终激光输出的光束质量,得到输出激光的光束质量因子M^2=1.30。

摘要：为了使基于光纤光栅的船舶结构安全监测系统的测量结果更加准确,设计试验装置,定量研究预拉伸值、封装形式和封装基底等因素对光纤光栅(FBG)传感器温度灵敏度的影响;测试多个型号的光纤光栅传感器进行验证,并为船用光纤光栅应变传感器设计温度补偿传感器。研究结果表明:预拉状态和封装基底材料是影响光纤光栅传感器温度灵敏度的主要因素,使用与被补偿传感器一致的基底材料和封装工艺制作温度补偿传感器能够达到理想的效果。此外,研究中还给出了光纤光栅温度补偿传感器选择、设计的基本原则和方法。

摘要：介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面抽运Nd:YAG多薄片激光谐振腔,装置中选用20片Nd:YAG薄片作为增益介质,由激光二极管阵列在其侧面进行抽运,流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却,振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。设计了层流冷却流场并通过数值模拟验证了其对来流不均匀性的耗散能力。根据之前报道的层流冷却能力测量实验建立数值模型,模拟了流场的冷却效果,实验结果证明了模型的置信性,进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在抽运能量为49.9J时,获得了15.7J的最大脉冲能量输出,对应光-光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%;在抽运脉宽为250μs,重复频率为100Hz,平均抽运功率为5kW时,获得了1440 W的平均输出功率。

摘要：建立多物理场模型,对直接液冷侧面泵浦Ti:Sapphire薄片激光器的热效应进行了分析。对侧面非均匀泵浦下薄片的温度分析指出:泵浦光在薄片内的全反射传输并未引起温度的剧烈起伏;流体的热边界层厚度远远小于流体厚度的一半,则相邻两片薄片之间不存在热串扰。对热安全性的分析指出,随着热功率的增加,既定工况下激光器的热安全性受到了固液界面温度的限制,先于薄片的热应力达到瓶颈;断裂应力限制下Ti:Sapphire薄片的热负载功率为4.43 kW,是相同工况下Nd:YAG的4.92倍。对热致波前畸变的分析指出:由于热边界层很薄,虽然流体的热光系数是薄片的数十倍,但是流体所引入的波前畸变不一定占主导地位;流体热光效应致波前畸变与薄片介质热光效应、热变形的影响相互补偿,预示着通过优化设计可大幅提升光束质量。