摘要：针对两种波长的直接高功率半导体激光堆栈,为适应半导体激光在材料加工方面的需求,设计一种双波长合束及长焦距光学系统。首先,利用快慢轴准直镜对两种波长的激光堆栈进行初步准直,然后,用双波长合束镜将其合束。进而,利用倒置开普勒望远系统原理对慢轴光束进一步扩束准直,最终,用快慢轴聚焦镜实现同步聚焦。利用光参数积原理对聚焦系统进行理论分析,并根据瑞利长度公式计算出焦深。用ZEMAX软件对整个光路进行光线追迹,得出模拟结果。根据理论分析和软件模拟,开展相应实验。经合束和聚焦,实现焦距300 mm,焦点尺寸2.0 mm×4.0 mm的聚焦光斑,输出功率5 000 W,功率密度达104瓦级。最后讨论该系统影响因素。聚焦光斑可用于激光熔覆,表面处理等工艺。

摘要：针对2 750 W直接大功率半导体激光堆栈输出的矩形光斑,设计了一种长焦距光学系统用于激光材料加工。首先,对整形光路进行了理论分析,利用倒置开普勒望远系统原理对慢轴光束进行扩束和准直,再利用聚焦镜实现快慢轴同步聚焦。推导出了快慢轴聚焦光斑大小的公式并计算出焦深理论值,分析了聚焦光斑大小的影响因素。接着,用ZEMAX软件模拟了LD stack光源和整个光学系统并进行了光线追迹,得到了模拟的光束变化形式及聚焦光斑尺寸。最后,进行相应的实验验证,实现了1.5 mm×4.0 mm的焦点光斑,焦距250 mm,焦深18.6 mm。讨论了整个聚焦光学系统性能的优缺点以及今后的改进方向。这种聚焦方法可以得到长焦距高功率密度聚焦光斑,满足激光熔覆、表面处理等工艺对光源的要求。

摘要：金属增材制造技术以其可以高效成型复杂结构的优势,逐渐成为一种成熟的制造手段。金属增材制造在可以成型复杂结构的零组件整体,在减少连接机构和连接工艺的同时,也可以成型出传统工艺无法成型的空前形状结构的部件,从而达到轻量化的目的。文中通过有限元分析对原始设计进行了数值计算,随后通过拓扑优化、形状优化等手段,对其进行结构上的重新设计。该设计结合了激光选区熔化(SLM)的成型优势,最终使质量减轻24.5%,工况加权刚性提升38.3%,框架体积减少12.2%,位移量最大减少32.7%。

摘要：利用LBO晶体直接倍频波长为976nm的连续半导体激光二极管,获得了波长为488nm的连续蓝光输出,最大输出功率25mW。设计并分析了一个用于976nm激光倍频的L型谐振腔,并在实验基础上,制成了一台小型全固态488nm连续蓝光激光器。

摘要：随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽,利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。为了获取高亮度的蓝光输出,本文应用光学设计软件进行模拟仿真,将48只波长为450 nm、输出功率为3.5 W的单管半导体激光器通过快慢轴准直和空间合束,聚焦耦合进105μm/0.22NA的光纤中,可获得功率为144.7 W、亮度为11 MW/(cm^(2)·str)的蓝光输出,耦合效率为93.78%,整体系统的光-光转换效率为86.13%。

摘要：针对成分及性能连续变化功能梯度材料(以及功能零件)激光成形制造工艺对多粉末束流成分及送粉量需实时变化的难点,研制开发粉末输送量连续可变的四路联动送粉系统;阐述了该系统的机械设计及电气控制原理;通过Fe313合金粉末输送工艺试验,实现送粉量的多斜率线性函数连续变化;使用Ni25自熔合金粉末,采用6kW CO2激光器,进行熔覆工艺试验,获得了厚度连续变化的单道熔覆层.

摘要：激光选区熔化(SLM)是一种通过使用激光熔化金属粉末层成形的增材制造工艺,没有传统工艺的设计约束。但基于SLM的结构设计也需遵循一定的设计规则,从而兼顾效率、成本和成形稳定性。本文对轻量化航空铝合金支架的SLM工艺性进行分析,包括成形时间、消耗、后处理难度和稳定性。后结合SLM成形特点对原始结构进行重新设计,研究更复杂结构的机械性能和SLM工艺性,得到一个优化结构。优化结构重量减轻24.5%,工况加权刚性提升38.3%,位移量最大减少32.7%,在缩放系数为0.5的条件下,成形时间减少38.6%,材料用量大幅减少65.6%,优化结构没有内部支撑,后处理难度得以降低,整体成形稳定性提升明显。

摘要：以1.34μm脉冲激光为基频光,Ba(NO_3)_2晶体作为拉曼晶体,通过一阶受激拉曼散射效应,产生1.56μm一阶Stokes人眼安全激光的外腔拉曼激光器。基频光由以准连续激光二极管(LD)侧面泵浦Nd:YAP(掺钕铝酸钇)晶体,BBO(偏硼酸钡)晶体电光主动调Q产生。运用ABCDEF扩展矩阵论,使用RP Resonator软件计算光束半径随腔内位置的变化,设计腔内元件位置,提高拉曼转换效率。通过实验,得到波长为1 344nm,重复频率为20Hz,脉宽为38ns,单脉冲能量为19.2mJ时,产生1 562nm波长的一阶Stokes光,最大单脉冲能量为1.83mJ,脉宽为9ns,基频光到一阶拉曼光的最大光光转换效率约为15.24%,转换效率随着基频光脉冲能量的大小先增加后减小。