摘要：设计并研制了一套用于激光切割的贝塞尔镜头及光束检测系统.此外,采用设计的贝塞尔镜头与中心波长为1064 nm的皮秒脉冲激光器产生皮秒贝塞尔光束,对厚度为1 mm的硅酸盐玻璃进行了切割实验.结果表明,一定直径的高斯光束入射到此贝塞尔镜头上,产生的贝塞尔光束中心主瓣直径和无衍射传输距离分别达到3.4μm和2.46 mm;切割实验中,玻璃分离前的表面微孔直径不超过设计的贝塞尔光束中心主瓣直径.本文设计的贝塞尔镜头及光束检测系统能够满足激光切割应用要求.

摘要：ZnO是第三代半导体的代表之一,可作为紫外光致发光与多共振模式激光的载体,尤其以光学气化过饱和析出法(OVSP)制备的ZnO微米晶近年来在光催化、高效多彩光源、高效电致发光等方面显示出重要优势,但其制备成本较高、生产效率低下,阻碍了其大规模器件化的发展。针对上述问题,基于有限元分析的结果,设计并搭建了一套工作波长在1080nm,功率18%(@2500W)激光加热的微米晶生长装置。以ZnO为原料验证了所研制装置的可行性与实用性。结果表明,该装置制备产物与OVSP法制备产物在形貌、结构、发光性能上非常接近,生产效率得到极大提高(~500%)。利用研制的生长装置,成功制备出了具有完整六边形截面形貌的富受主型ZnO单晶微米棒,其直径约为3.8μm,长度达10~20μm。通过拉曼光谱发现,ZnO微米棒的拉曼峰清晰尖锐,位于437cm^(-1)处的拉曼峰对应E_(2)^(high)模式,所制备微米棒为结晶性较好的六方纤锌矿结构。通过对ZnO微米棒荧光光谱的分析,发现其与OVSP法所制备的ZnO微米管具有类似的紫外双峰结构,表明微米棒内存在大量与锌空位(V_(Zn))相关的受主缺陷。在80~280K范围内,随着温度升高,ZnO微米棒的荧光发光峰强度出现“热猝灭-负热猝灭-热猝灭”的反常行为。研究发现,在166~200K范围内出现的负热猝灭行为与导带底以下477meV处存在的中间态能级(陷阱中心)有关,在200~280K范围内出现的热猝灭现象与导带底以下600meV处非辐射复合中心有关。两者的出现与所制备的ZnO微米棒氧空位(V_(Zn))缺陷相关。所研制的激光生长装置具有较高的可行性与实用性,该制备方法为富受主型ZnO单晶微米棒的快速批量生长奠定了技术基础,同时对其在光电器件领域的应用也具有重要意义。

摘要：为抑制光学系统内部的杂散光反射,设计了一种具有非对称特征的新型微结构。该微结构通过减少镜面反射的方式,防止外部杂散光到达光学系统像面位置。为实现对非对称微结构的激光高速加工制备,提出了激光振镜加工系统进行倾斜加工的新方式。设计了新型的高速激光加工平台,制备了非对称的铝基微结构,并搭建了镜面反射测试实验和仿真综合实验对样品进行对比测试。结果表明,加工样品对杂散光具有良好的抑制效果。当设定入射角度为15°、照明光束为650 nm激光时,该微结构与常规的阳极氧化表面相比,抑制杂散光的性能提高了10倍,相对反射率仅为0.008%。

摘要：在焊接、熔覆和毛化等激光材料加工过程中,为了保护聚焦镜片不受飞溅物及烟尘的污染,在聚焦系统下放置一个超音速横向气帘。根据空气动力学原理设计了一种由简单几何曲线构成的超音速气帘,采用EFD软件对超音速气帘的流场进行了模拟计算,并分析了气帘结构参数对气帘流场的影响。模拟计算结果表明,气帘出口处的气流速度可达到超音速,且气流发散角较小。实际加工实验进一步证明:超音速横向气帘能够有效吹除飞溅,保护聚焦透镜。