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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    一种基于低功率激光加工的液体透镜初始焦距控制方法及其实验研究

    黄鹏陈彬蔡露宋跃...
    188-201页
    查看更多>>摘要：为了更好地指导电润湿液体透镜的设计，提出一种控制液体透镜初始焦距的方法，即通过低功率激光加工调整电极表面微结构，改变液体透镜的接触角，进而实现对初始焦距的控制。基于Wenzel理论推导得到初始焦距与微结构凸起宽度、间距等几何参数之间的关系。为了验证该方法的有效性，对十字形、方形、同心圆环形三种典型微结构进行对比实验。结果表明:同心圆环形微结构得到的初始焦距实测值与理论预测值基本一致;此外其透镜形状对称，表面光滑没有凸起;微结构为中心放射状更有助于获得具有良好成像质量的液体透镜。

    液体光子器件低功率激光加工初始焦距微结构电润湿液体透镜

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    激光直接能量沉积温度场与熔池形貌热-流耦合数值模拟研究

    胡楷雄李飞扬周勇李卫东...
    202-213页
    查看更多>>摘要：激光直接能量沉积过程中熔池的温度分布和流动状态直接影响沉积层的质量。通过分析熔池的动态行为，有助于更好地理解熔池形成机理，从而减少缺陷的产生。建立了激光直接能量沉积过程中温度场和流场耦合的仿真模型，考虑了马兰戈尼效应的影响，并采用动网格法来拟合熔池的形貌，研究了单道单层沉积过程中不同工艺参数对熔池温度场和流速的影响规律，以及多道搭接过程中传热不对称导致的熔池温度场和形貌的变化规律。研究结果表明，激光功率、扫描速度和送粉速率均对熔池的温度场和流速产生影响，其中激光功率的影响最为显著。传热不对称会导致不同熔道的温度先上升后趋于稳定，这一温度变化趋势使得熔池深度呈现相似的增长趋势。

    激光增材制造热-流耦合模型温度场熔池形貌

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    高光束质量的二极管泵浦Nd∶YAG腔内倍频激光器

    彭马俊李帅朱占达雷訇...
    214-219页
    查看更多>>摘要：报道了一种高光束质量的二极管侧面泵浦Nd:YAG腔内倍频激光器。采用凹面Nd:YAG晶体棒补偿激光器热透镜效应，通过测量激光模块热焦距设计双凸腔控制基频光光束质量，利用声光Q开关对激光器振荡进行调制和Ⅱ类临界相位匹配硼酸锂(LBO)非线性晶体进行倍频。在泵浦电流为 21 A、重复频率为 9 kHz时，实现了最大平均功率为21。1 W、脉宽为 60 ns的绿光激光输出。在激光器最高输出功率时测量了绿光光束质量，光束质量Mx2×My2=1。33×1。36，并测量了激光器在1 h内输出功率稳定性波动<3％。

    高光束质量二极管侧面泵浦双凸腔倍频

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    氧化铝陶瓷激光立体光固化工艺参数建模及优化

    张钊崔毛毛王霄沈文凯...
    220-229页
    查看更多>>摘要：为了预测立体光固化氧化铝陶瓷的抗弯强度并优化工艺参数，基于响应面实验设计方法，建立了立体光固化工艺参数与氧化铝陶瓷弯曲试样抗弯强度之间的数学模型，并进行了方差分析(ANOVA)与模型验证。基于所建立的模型，分析了扫描速度、扫描间距、分层厚度和激光功率及其交互作用对氧化铝陶瓷抗弯强度的影响规律与机理，并对响应最优值进行求解。结果表明，扫描间距、扫描速度、分层厚度和激光功率都对氧化铝陶瓷抗弯强度具有显著影响，最佳工艺参数组合为扫描速度为2382 mm/s，扫描间距为0。128 mm，分层厚度为0。127 mm，激光功率为206 mW，在该参数组合下得到的抗弯强度最优解为302 MPa。ANOVA和模型验证结果表明，该模型的预测值与实际值吻合度较高，模型具有较高的可靠性，对提高立体光固化氧化铝陶瓷的机械性能有很好的指导意义。

    激光立体光固化氧化铝陶瓷工艺参数优化抗弯强度

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    激光定向能量沉积15-5PH不锈钢微观组织和性能

    吴梦园杨季鑫胡晓圻蔡明晖...
    230-238页
    查看更多>>摘要：采用激光定向能量沉积(L-DED)工艺制备15-5PH马氏体不锈钢，并在不同方向上对其微观组织和性能进行了系统研究。研究结果表明:激光定向能量沉积15-5PH马氏体不锈钢的微观组织由马氏体相和少量奥氏体相组成。成形过程中极快的加热和冷却速率使得沿沉积方向晶粒形貌主要为外延生长的柱状晶;不同区域平行于扫描方向的组织形貌有明显区别，中部区域经历了长时间的热量累积，与顶部和底部相比组织较为粗大。不同成形方向上显微组织的变化导致力学性能呈现各向异性，沿沉积方向和平行于扫描方向的抗拉强度分别为 1000 MPa和 1014 MPa，屈服强度分别为756 MPa和883 MPa，伸长率分别为8。7%和7。4%。

    激光光学激光定向能量沉积15-5PH不锈钢微观组织演变力学性能

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    pH响应型BSA-GMA 3D水凝胶结构的飞秒激光直写

    李腾武昕宜段琦宾凡淳...
    239-248页
    查看更多>>摘要：pH响应水凝胶由于其具有酸/碱依赖性导致的结构或体积变换能力，在智能操纵致动器、药物递送、组织工程等领域引起了广泛关注。随着生物医学和组织工程的发展，刺激响应生物材料微观结构的制备至关重要。牛血清白蛋白(BSA)因具有无毒、生物降解性、生物相容性等优点而被广泛应用于组织工程与药物递送等领域。本文重点开展了基于牛血清白蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯(BSA-GMA)水凝胶的宏观pH响应、三维(3D)水凝胶微结构的飞秒激光直写与微观pH响应，以及细胞活性的相关研究。结果表明，飞秒激光直写可以制备出高精度的BSA-GMA 3D水凝胶微结构，并且BSA-GMA水凝胶的pH响应能力会随着BSA-GMA浓度的增大或甲基丙烯酸化度的减小而增强。相较于BSA水凝胶，BSA-GMA在光聚合过程中不消耗氨基酸基团，使得同等浓度下的BSA-GMA水凝胶含有更多的氨基与羧基，从而赋予BSA-GMA 3D水凝胶更强的pH响应性。软骨细胞在BSA-GMA支架上的共聚焦荧光图像和相对细胞增长率结果进一步表明，BSA-GMA水凝胶结构具有良好的生物相容性。这种具有可控形态和pH响应特性的蛋白质微结构在组织工程、生物医学和生物传感器领域具有潜在的应用前景。

    牛血清白蛋白飞秒激光直写三维微结构pH响应生物相容性

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    熔覆方式对马氏体不锈钢表面激光熔覆温度场及组织、硬度的影响

    尹燕吴怡霖李辉茹恩光...
    249-255页
    查看更多>>摘要：利用Comsol软件对不同熔覆方式下的熔覆过程中的温度场进行模拟。通过优化工艺参数，在3Cr13不锈钢刀坯刀刃部分熔覆了Fe基高硬度、耐蚀合金。对比分析了两种熔覆层的显微组织和显微硬度。结果表明:模拟所得的熔池形貌与实际相符。顶端熔覆过程中熔池散热较快，温度场的最高温度为2271。1 K;侧面熔覆过程中，由于温度积聚，温度场的最高温度达到2349。7 K。顶端熔覆层组织从底部到表面依次为平面晶、少量胞状晶以及树枝晶;侧面熔覆层组织从底部到表面依次为平面晶、等轴晶、柱状树枝晶和树枝晶。顶端熔覆层平均显微硬度为783。8 HV，侧面熔覆层为688。5 HV。

    激光熔覆温度场显微组织显微硬度

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    高速列车铝合金横梁构件激光-MIG复合焊与MIG焊焊接特性对比研究

    杨志斌盛立康谢延祺
    256-262页
    查看更多>>摘要：针对高速列车铝合金横梁构件分别开展激光-熔化极惰性气体(MIG)复合焊和MIG焊试验，对比研究两种焊接方法的焊缝成形、微观组织和力学性能。结果表明:两种焊接方法均可获得成形质量良好的焊缝，相比MIG焊，激光-MIG复合焊的效率提升约8倍、线能量降低约70%。两种焊接方法焊缝中心均为树枝状晶，相比MIG焊，激光-MIG复合焊熔合线焊缝侧为柱状晶组织且熔合区不明显。激光-MIG复合焊焊缝中心硬度略高于MIG焊，激光-MIG复合焊最低硬度位于熔合线附近，MIG焊最低硬度位于焊缝区域。激光-MIG复合焊和MIG焊接头的抗拉强度分别为 218。7 MPa和177。0 MPa，试样分别断裂在熔合线附近和焊缝区，均表现为塑性断裂特征。

    激光技术激光-熔化极惰性气体复合焊接熔化极惰性气体保护焊铝合金组织性能

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    超声辅助激光抛光氧化锆陶瓷实验研究

    周展望周后明赵振宇王超...
    263-272页
    查看更多>>摘要：为了研究超声振动物理场对激光抛光的辅助作用，并分析超声振幅和激光参数对氧化锆陶瓷表面粗糙度的影响，本研究基于响应曲面实验设计，以表面粗糙度为优化目标，利用脉冲激光器对氧化锆陶瓷进行抛光处理，并研究抛光后材料的表面粗糙度、硬度、摩擦磨损系数，以及表面元素的变化。结果表明，超声辅助激光抛光氧化锆陶瓷的最佳工艺参数如下:激光功率为75。9 W，脉冲频率为3。28 kHz，扫描速度为345 mm/s，超声振幅为25%，振动频率为19。42 kHz。采用脉冲激光器抛光，可将表面粗糙度从2。479 μm降至0。595 μm;采用超声振动物理场辅助激光抛光，可将粗糙度进一步降至0。477 μm，总降低率达80。7%。同时，超声振动作用会使重熔层产生残余压应力，且超声辅助激光抛光所产生的竖向裂纹宽度要略窄于激光抛光所产生的竖向裂纹宽度。相比于激光抛光表面，超声辅助激光抛光表面硬度略有提高，但表面元素含量几乎没有太大变化。

    超声辅助激光抛光响应曲面氧化锆表面粗糙度激光抛光表面硬度

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    基于116GHz调谐范围的高精度频率可调单纵模DBR光纤激光器

    杨秀梅刘孝兵李重阳潘浩...
    273-279页
    查看更多>>摘要：研究了基于压电陶瓷(PZT)拉伸机构轴向拉伸分布布拉格反射(DBR)光纤谐振腔的单纵模DBR光纤激光器的可控频率调谐特性和激光输出特性。理论分析表明，该调谐方案可有效缓解频率调谐过程中的跳模，利于获取更宽的无跳模频率调谐范围。实验验证了这种调谐机制可以对DBR光纤激光器实施快速、可控的大范围无跳模频率调谐，获得的最大无跳模频率调谐范围高达116 GHz。在频率调谐过程中，激光输出线宽和相对强度噪声的变化量不大，输出激光功率的较大波动可利用后接的光纤放大器有效抑制。

    光纤激光器分布布拉格反射光纤布拉格光栅单纵模频率调谐压电陶瓷

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