期刊,红外与激光工程 2024年卷11期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

红外与激光工程

主　　编：崔玉平

出版周期：月刊

国际刊号：1007-2276

电子邮箱：irla@vip.sina.com

电　　话：022-23666400 58625208

邮政编码：300308

地　　址：天津市空港经济区中环西路58号

红外与激光工程/Journal Infrared and Laser EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《红外与激光工程》系中国宇航学会光电技术专业委员会会刊，由中国航天科工集团公司主管，创刊于1972年，是国家科委和国家新闻出版署批准的国内外公开发行的国家级学术刊物。30年来期刊不断发展，现已是中国科技论文统计源期刊，中文核心期刊，被美国“工程索引（EI）compendex”，英国 “科学文摘（SA）”，美国“剑桥科学文摘（CSA）”，俄罗斯“文摘杂志（AJ）”收录，被美国际媒体指南，乌里希期刊指南，中国科学引文数据库（CSCD）收录，并入编清华大学主办的中国学术期刊光盘版。本刊是中国航天界光电子技术领域内学术性与工程应用性集于一体的综合性刊物，主要刊登国内红外与激光技术方面的学术论文和工程研究报告，集中反映了中国光电技术在宇航、卫星及导弹武器系统中的工程应用水平。期刊的编委会由70余人组成，其中包括王大珩、母国光、张履谦、周立伟、姚建铨院士，及其他国内光电领域著名的专家、学者，他们来自航天、航空、兵器、电子、机械系统及中科院，国内著名大学，有他们审稿把关，期刊质量得到提高。

正式出版

收录年代

飞秒激光加工镍基合金无锥度微孔试验研究(封面文章·特邀)

张书愿周熙杰崔健磊范润泽...

1-10页

查看更多>>摘要：随着我国航空航天事业的不断发展,镍基合金等耐高温材料和气膜冷却技术逐渐应用于航空发动机的热端部件中,对航空发动机热端部件气膜孔的制造要求也日益提高,电火花和电化学等传统加工方法已无法满足在镍基合金上加工高质量微孔的制造要求.而飞秒超快激光由于其精密、低损伤、冷加工的特点,越来越契合镍基合金微孔的加工需求,但是在加工大深径比微孔时出现的热缺陷、锥度不足等问题仍然需要克服.针对镍基合金材料深微孔加工难题,基于倾斜工件旋转钻孔的激光加工工艺,首先阐述了加工方法和试验原理,然后在镍基合金材料上开展了无锥度单孔加工试验,采用控制变量法探究了激光离焦量、激光重复频率、激光扫描半径和激光光轴偏移量对单孔形貌的影响规律,在2 mm厚度镍基合金上实现了无锥度的高质量单孔加工.为了解决较厚材料的大深径比无锥度微孔加工问题,在倾斜工件旋转钻孔的基础上进行了工艺优化,采用钻孔、扩孔、修孔三道工序,并增加了旁轴吹气辅助工艺,从而在6 mm厚度镍基合金上实现了锥度为0.14°的深微孔加工.

关键词：

飞秒激光镍基合金微孔加工锥度调控

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激光加工纳米粒子的研究进展与发展趋势(内封面文章·特邀)

刘辉龙肖志文甘力天郑宇...

11-30页

查看更多>>摘要：纳米粒子材料由于至少有一维处于纳米级尺寸,使得其在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学等方面展示出许多奇异的特性.激光加工纳米粒子作为当前一种新兴且高效的材料加工方法,通过利用高能激光束的局部高温高压环境或者激光加工的急速加热快速冷却等特征以及调控激光类型、加工参数、前驱体材料/溶液等因素,可实现纳米尺度材料高效、可控制备.文中介绍了激光与材料相互作用的基本原理,综述了激光诱导转移、激光诱导水热生长、脉冲激光沉积、液体脉冲激光烧蚀和激光原位诱导与沉积在内的五种激光加工纳米粒子技术的最新研究进展和特点,总结了纳米粒子生成规律及其尺寸影响机制,并在探索激光加工纳米粒子所面临技术挑战的基础上,对纳米粒子在能源存储、催化、生物医学等领域的应用进行了总结与展望.

关键词：

激光加工纳米粒子材料生成规律研究进展

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激光增材制造Inconel718骨架增强多孔结构的力学行为(特邀)

齐晓红梁晓康肖铮魏征宇...

31-42页

查看更多>>摘要：镍基高温合金多孔构件具有良好的传热传质能力,在航空航天等领域具有重要应用,然而多孔材料具有明显脆性,限制了其承载能力的提升.为实现多孔构件力学性能与功能特性的协同提高,文中采用激光粉末床熔融制备Incone1718骨架增强多孔构件,通过有限元数值模拟对孔隙及骨架增强结构在加载过程中的应力状态进行分析,研究不同孔隙率及骨架增强结构对多孔材料力学行为的影响.正交试验结果表明,在激光功率、扫描速率以及扫描间距3个参数中,扫描速率对孔隙率的影响最为显著.骨架增强多孔结构采用极小曲面与多孔结构混合的方式,骨架厚度为0.5 mm时抗拉强度为244 MPa,呈现韧性断裂.随骨架厚度增加至0.9 mm,抗拉强度提升至356 MPa.骨架增强多孔结构力学性能优于多孔结构,当孔隙率均为26％时,骨架增强多孔结构抗拉强度较多孔结构提升约200MPa,断后伸长率提升3.5％.采用ABAQUS有限元模拟施加载荷过程中多孔材料应力分布情况,结果表明孔隙处应力集中明显,先达到断裂强度从而发生断裂;随孔隙率增加,多孔材料应力承载能力降低.

关键词：

激光增材制造多孔结构骨架增强有限元模拟

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准分子激光对CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜材料加工研究(特邀)

喻学昊方晓东游利兵杨礼昭...

43-51页

查看更多>>摘要：有机-无机杂化钙钛矿材料以其独特的结构和性能在很多器件中得到应用,因此激光对钙钛矿薄膜加工性能的研究也得到重视.文中研究了波长248 nm的准分子激光对CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜材料的作用效应.实验分析了激光能量密度和脉冲数对钙钛矿薄膜的形貌和加工深度的影响,并与波长517nm的飞秒激光加工效果进行了比较.研究结果表明:248nm波长的准分子激光可以通过烧蚀等效应对钙钛矿薄膜材料实现有效加工,为准分子激光在钙钛矿薄膜器件加工中的应用提供了实验依据.

关键词：

激光材料加工准分子激光钙钛矿薄膜飞秒激光

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激光激发氨气对38CrMoAl钢渗氮微观组织和硬度的影响(特邀)

范丽莎包旭王廷斌吴岭...

52-63页

查看更多>>摘要：38CrMoAl钢由于其具有良好的渗氮工艺性,渗氮后常用于轴、齿轮、螺杆等零件,但常规气体渗氮工艺渗氮周期长、渗氮效率低.为提高38CrMoAl钢的渗氮效率和硬度性能,文中搭建了激光激发辅助渗氮实验平台,制备了气体渗氮和激光辅助渗氮试样.研究了激光功率对渗氮试样表面微观组织形貌、氮化物颗粒尺寸、表面粗糙度、氮元素含量以及截面化合物层、扩散层等微观组织形貌的影响规律,并开展了激光辅助渗氮试样的硬度性能分析测试.结果表明:随着渗氮的进行,38CrMoAl钢试样表面经历了 α-Fe到γ'-Fe4N再到ε-Fe2～3N的相变.激光激发氨气辅助渗氮中,表面的氮化物颗粒平均尺寸、表面粗糙度、氮元素含量均随着激光功率的增加而增大.采用电子探针X射线显微分析仪(Electron Probe X-ray Micro Analyzer,EPMA)对渗氮试样截面氮元素分布的元素线扫分析结果表明,随着激光功率的增加,渗氮层内部20 µm厚度内的氮含量随激光功率的增大而提升.未经渗氮处理的38CrMoAl钢表面平均硬度为256 HV0.1;经过气体渗氮后,表面硬度提升至788 HV0.1;经过激光激发氨气辅助渗氮后,表面硬度最高可达1102 HV0.1.渗氮试样截面渗氮层硬度随着层深的增加而逐渐降低,最终与基体硬度接近.研究表明:通过引入激光激发氨气分子,可以有效促进渗氮过程中的氨气分解,提高氨气利用率,提高渗氮效率,提升试样的硬度.

关键词：

38CrMoAl钢激光激发渗氮硬度性能

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飞秒激光微纳加工在微机器人领域的相关研究(特邀)

杨雯雯祝国旗管政杰徐艺蕾...

64-77页

查看更多>>摘要：随着微机器人的快速发展,对精密加工技术的要求日益提高.飞秒激光微纳加工技术凭借其高精度、高效率和非接触操作等优势,在微机器人领域展现出巨大的应用潜力.综述了激光微纳加工在微机器人领域的最新研究进展,重点围绕激光加工技术、材料选择与实际应用三个方面展开.在加工技术方面,激光微纳加工具有卓越的微细加工能力,实现了微机器人结构的精确制造;在材料选择上,选择了激光微纳加工微机器人的典型材料:光刻胶、金属材料和水凝胶;通过实例分析,展示了激光微纳加工微机器人的应用场景;在生物医疗方面包括靶向给药、细胞操纵和微创手术等,在工业方面包括精密器件精细加工和微物体检测等.最后对激光微纳加工微机器人进行总结与展望,为微机器人领域的发展提供了参考.

关键词：

激光微纳加工微机器人水凝胶材料金属材料

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超声振动对激光熔覆过程应变场的影响研究(特邀)

姚喆赫杨诗轩祝毅金志扬...

78-90页

查看更多>>摘要：激光熔覆凭借其热影响区小、组织致密、结合强度高等优点,广泛应用于航空、动力、冶金等领域.然而,由于熔覆过程剧烈的加热和冷却,产生的不均匀应变易导致残余拉应力.超声振动在加强熔池流动、降低温度梯度以及均匀组织分布等方面具有显著效果,有望减小并均匀化应变场,为此文中在316L不锈钢基板上开展了超声辅助激光送丝熔覆试验,研究超声对熔覆过程应变场的影响.为表征超声辅助激光熔覆过程中的应变场变化情况,引入数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC),并基于其误差来源提出了优化的散斑质量评价指标,制备了适用于观测激光熔覆过程应变分布的高温散斑;采用高速相机对熔覆过程进行原位观测与DIC分析,并对比有无超声振动时的应变分布情况,阐明了超声振动对激光熔覆过程的应变场影响规律.结果表明:超声振动能显著均匀化应变集中区域并减小应变峰值.沿垂直熔覆层方向最大应变值由0.0167降至0.0094,降低了 43.47％,同时距熔覆层1 mm处P1点在整个熔覆过程的x、y方向应变峰值降低幅度可达30.15％.超声振动对应变场的作用效果随超声功率的增加而愈加显著.超声作用下熔池表面出现明显波动,熔池流动加剧,熔覆层内颗粒状析出相得到抑制.文中研究结果为激光熔覆过程应变实时监测提供了方法参考,并为高质量激光熔覆成形提供技术支撑.

关键词：

激光熔覆超声振动数字图像相关应变场

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飞秒激光加工光纤法布里-珀罗温度传感器微槽实验研究(特邀)

尹泽坤陈伟康谢合瑞崔健磊...

91-101页

查看更多>>摘要：光纤温度传感器相较于传统光学功能器件具有损耗小、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀等优点,其中的光纤法布里-珀罗传感器更因其结构简单紧凑、稳定性好、易于制造受到广泛关注.光纤法布里-珀罗传感器功能结构的传统加工工艺存在工艺复杂、加工效率低下、热影响区严重等问题.光纤作为纤细透明的脆性材料,激光作为非接触的加工方式和微米尺度的聚焦光斑可以有效避免机械性破坏同时可以实现多样性的加工,已经广泛应用于光纤温度传感器的加工.目前,激光加工依然存在纤芯区域粗糙度高、平行度低、加工质量较差等难题.为了确保激光加工的法布里-珀罗腔能够满足传感性能要求,文中进行了飞秒激光加工法布里-珀罗腔的工艺实验研究,得到了不同激光参数、扫描路径对加工法布里-珀罗空气腔的影响规律,发现采用往复式扫描方式并在激光功率选用10 mW、扫描速度100 μm/s、扫描间隔4 μm、扫描分五次逐次向下进给5 μm的工艺参数组合后,可以加工出两反射面接近平行(87.95°),侧壁光滑、面粗糙度稳定在2～4μm的良好形貌法布里-珀罗腔.加工了 5种不同腔长的光纤中,腔长为80 µm的传感器性能最优为21.07 pm/℃.将腔长为80μm的传感器封装在3种金属管中进行测试,结果证明激光加工光纤法布里-珀罗温度传感器的质量得到了进一步优化,性能进一步提升.但不同的封装材料会较大影响传感器的探测效果,结果发现封装材料的热膨胀系数越大,温度传感器的响应特性越好.

关键词：

飞秒激光微槽加工单模石英光纤法布里-珀罗腔温度传感器

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基于波导倏逝耦合的硅基片上量子点激光器的仿真设计

肖茗月何希文周琛马德岳...

102-111页

查看更多>>摘要：针对目前硅基光电子芯片缺失片上光源这一问题,设计了一种基于波导倏逝耦合的硅基片上量子点激光器.整体结构基于绝缘体上硅(Silicon on Insulator,SOI)平台引入倏逝波耦合结构来完成量子点增益芯片和波导间的耦合,利用布拉格光栅形成激光腔体来完成光放大和波长选择功能.通过 Lumerical仿真软件对O波段硅基片上光源的锥形(taper)耦合器结构和布拉格光栅结构进行了优化.结果表明,长142 μm的锥形耦合器具有最高的耦合效率;长于30 μm的锥形光斑塑形波导可以使光束以更低损耗在片上传输;优化后的布拉格光栅在波导两端的长度为110 μm和240μm,分别实现了 40％和90％的反射率.两段布拉格光栅形成谐振腔,放大并选择出1.31μm波长.文中设计显著提高了硅基片上光源整体的发光效率并降低了成本,实现了超过98％的耦合效率,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺兼容.相关研究结果可为后续工艺设计和实验验证提供数据支持.

关键词：

硅基光电子学硅基片上光源倏逝波耦合布拉格光栅

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发射倾角对激光多普勒测速仪的性能影响

席崇宾周健聂晓明王琦...

112-120页

查看更多>>摘要：发射倾角作为激光多普勒测速仪的关键结构参数,对激光多普勒测速仪的信号质量、信号带宽以及激光多普勒测速仪的测速精度具有重要影响.尤其是在高速运行载体的速度测量中,能否准确、合理地选择发射倾角将极大地影响激光多普勒测速仪的性能.文中从理论上对发射倾角对激光多普勒测速仪的散射光强度、多普勒信号带宽以及各种测速误差的影响进行了仿真分析.理论分析和仿真结果表明:多普勒信号的频率会随着发射倾角的增大而减小,为了降低系统带宽要求,应采用大的发射倾角;激光多普勒测速仪的信噪比会随着发射倾角的增大而增大,当发射倾角大于60°时,这种增大的趋势会减缓.为了提升多普勒信号的信噪比,发射倾角应大于60°;当发射倾角大于80°时,测速误差随发射倾角的增大而迅速增大,其中以测速分辨率引起的相对误差尤为明显.基于仿真分析结果,针对不同的测速范围和测速精度要求,提出了分段设置发射倾角或分段设置采样频率的测量方法,并给出了确定不同测速区间的步骤,同时对分段设置发射倾角和分段设置采样频率的等效性进行了说明.

关键词：

光学测量发射倾角激光多普勒测速仪信号质量信号带宽测速精度

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