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中国激光
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周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    AlSi10Mg激光选区熔化缺陷成因研究

    姚曙光董云辉李湘龙谢旻翰...
    220-231页
    查看更多>>摘要：激光选区熔化(SLM)过程工艺参数会直接影响熔道成形形貌及微观结构，从而影响成形结构的力学性能。针对AlSi10Mg合金在SLM成形过程中产生的缺陷，笔者采用试验方法研究了激光功率、扫描速度等成形参数对AlSi10Mg合金单、双熔道成形形貌的影响，并结合离散元-流体体积(DEM-VOF)法建立了介观尺度下SLM成形过程粉末床数值模拟模型，对低功率下熔道成形缺陷的成因进行研究。结果发现:激光线能量密度不足(线能量密度低于200 J/m)以及AlSi10Mg的易氧化性会严重影响熔道的连续性;在低扫描速率(200 mm/s)、高线能量密度(500 J/m)成形窗口下，熔池的连续性及表面平整度因受蒸气反冲压力的作用而降低，同时形成了深度可达100 μm的匙孔，影响了熔道形貌，并产生了孔隙缺陷。由数值模拟结果可知，提高预热温度至500 K可以降低粉末熔化所需的激光线能量密度，从而改善低功率下的熔道不连续现象。

    激光技术激光选区熔化AlSi10Mg合金工艺参数缺陷数值模拟

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    搅拌摩擦辅助激光直接沉积AlSi10Mg显微组织和强韧性研究

    赵海生张峰杜成超任旭东...
    232-242页
    查看更多>>摘要：采用搅拌摩擦辅助激光定向能量沉积方法制备了 AlSi10Mg合金块体，采用后续冷轧处理进一步提高了AlSi10Mg合金的强度，系统讨论了 AlSi10Mg合金在加工过程中的组织演化，分析了其强韧性的演变机理。研究结果表明:在激光沉积态AlSi10Mg合金中，Si原子的固溶强化效果非常显著，合金的硬度高达109 HV，受气孔缺陷影响，激光沉积AlSi10Mg合金的强度低于200 MPa。搅拌摩擦加工可以细化激光沉积AlSi10Mg合金的柱状α-Al相和共晶相，形成等轴的α-Al晶粒和Si颗粒，α-Al基体中的Si原子脱溶析出，其硬度降低至75 HV，强度接近200 MPa，延伸率最高达到40％。轧制后，AlSi10Mg合金中的位错密度大幅增加，当变形量增加到68％时，AlSi10Mg合金α-Al晶粒被剧烈细化，合金的硬度被提高至116 HV，其强度可超过400 MPa，合金中的局部硬化区域导致其塑性变形能力下降，延伸率逐渐降低至25％。

    激光技术搅拌摩擦辅助激光沉积AlSi10Mg合金固溶强化位错强化韧性

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    多焦点超快激光并行加工单晶金刚石

    付强钱静王关德苏大帅...
    243-252页
    查看更多>>摘要：金刚石表面的周期性微纳结构具有增透减反、提高量子运输效率等功能，在航空航天、生物医学、集成光子学器件等领域被广泛应用。传统的电子束曝光、离子刻蚀等加工方法涉及较多步骤，对环境要求高，加工效率远远无法满足使用需求。为了解决这些问题，超快激光微加工技术被引入，其因具有低热效应、高精度和高度可控的可设计性而备受关注。然而，单光束激光无法实现快速高效加工。为了提高加工效率，本课题组利用空间光调制器对飞秒激光光束进行5×5阵列分光，对金刚石进行了多焦点并行加工，实现了圆柱、球形、金字塔、圆锥等三维阵列结构的高精度、高效率加工。拉曼光谱结果显示，激光加工区域未发现明显的石墨化G带和激光热影响区，这说明多焦点超快激光并行加工后金刚石不会产生明显的物性改变。超快激光多焦点并行加工单晶金刚石对于开发高速、高精度的金刚石加工新技术具有重要意义。

    激光技术单晶金刚石空间光调制器超快激光并行加工周期性微结构

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    管电极耦合激光电解复合加工的理论分析与实验研究

    杨雪杨成娟佟浩戚慧敏...
    253-267页
    查看更多>>摘要：激光电解复合加工是将激光加工与电化学加工相结合的复合加工方法，可用于加工硬质导电材料，具有加快电化学溶解速率、避免重铸层和提高表面质量等优势。笔者提出了一种管电极耦合激光电解复合加工工艺，利用设计的管电极实现了激光能量与电化学能量在管电极内部的同轴传导以及在加工间隙处的可控耦合，所提工艺适用于高品质超大深径比小孔的加工。基于激光与电化学能量在加工间隙处的可控调节，提出了以激光加工为主导和以电化学加工为主导的耦合作用机制。通过分析激光辐照区温升对电解质电导率、电流密度、液相传质和电化学溶解速率的影响，以及电解产生的气泡和杂质等对激光能量的影响，建立了激光电解复合加工的材料去除模型，并进行了初步的激光电解复合加工仿真分析与实验研究。

    激光技术电解加工理论模型耦合机制高深径比深孔

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    大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写

    李义春肖凯恒李中天刘畅...
    268-276页
    查看更多>>摘要：飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片(PIC)的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0。64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。

    光学制造光波导飞秒激光直写大曲率弯曲损耗截面控制

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    水导激光制备镍基单晶高温合金微孔工艺试验研究

    王顺山乔红超曹治赫梁金盛...
    277-286页
    查看更多>>摘要：为了改善水导激光制备单晶镍合金微孔的表面形貌，降低微孔锥度，采用控制变量法研究了在单步螺旋打孔方法下，激光单脉冲能量、扫描速度、进给次数和扫描圈数对微孔表面形貌及锥度的影响规律。提出了多步螺旋打孔方法，并在优选加工参数组合下与单步螺旋打孔方法进行了比较。结果表明，增加单脉冲能量和降低扫描速度可以改善微孔表面形貌，减小微孔锥度。随着进给次数的增多，微孔表面形貌逐渐变好，微孔锥度先减小后饱和。随着扫描圈数的增多，微孔表面形貌逐渐变差，微孔锥度先增大后减小。采用多步螺旋打孔方法加工的微孔锥度仅为0。29°，比单步螺旋打孔方法降低了 70％，且尺寸偏差和圆度都控制在20μm以内。

    激光技术水导激光螺旋打孔高温合金表面形貌锥度

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    高重复频率飞秒激光高效加工硬X射线复合折射透镜

    何煦孟立民马云灿林鹤...
    287-295页
    查看更多>>摘要：复合折射透镜(CRL)具有结构紧凑、焦距可调、准直方便等优点，是硬X射线自由电子激光(XFEL)光束聚焦的关键元件。目前，低能段X射线光束聚焦最常使用的金属铍(Be)材料CRL，由于抗热载性能差、力学强度低、散射严重等原因，不满足高能段X射线光束聚焦的实际应用需求。针对该问题，选择抗热载性能强、力学强度高、散射不严重的碳化硅(SiC)晶体材料作为基底，开展了抛物柱孔型SiC CRL的几何结构设计、飞秒激光加工、聚焦性能检测等三个方面的工作。研究结果表明:1)在加工效率方面，高重复频率飞秒激光可实现抛物柱孔型SiC CRL的高效加工，由9个透镜单元组成的SiC CRL的加工耗时少于10h;2)在聚焦性能方面，利用高重复频率飞秒激光加工的抛物柱孔型SiC CRL，可将尺寸为170μm×55 μm、能量为12 keV的硬X射线光束聚焦为170 μm×10μm大小。

    飞秒激光精密加工复合折射透镜碳化硅X射线

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    激光干涉诱导向前转移制备银微点及SERS特性研究

    申惠娟翁占坤李昌立邓锂强...
    296-304页
    查看更多>>摘要：表面增强拉曼散射(SERS)技术在痕量检测等领域中具有重要的作用，制备周期性微纳结构，构建表面等离子体耦合体系，是当前实现高性能SERS基底的主要方法之一。鉴于传统周期性微纳制备技术成本高、效率低等不足，提出了激光干涉诱导向前转移(LIIFT)技术，利用三光束LIIFT制备周期性Ag微点结构，并分析了结构基底的SERS特性。研究结果表明:基于LIIFT技术可以实现Ag微点结构的大面积、高效制备，并且通过调节三光束干涉光场周期，可以实现对Ag纳米颗粒的可控制备。最后，以典型食品添加剂罗丹明B(RhB)为检测对象，验证了 Ag微点结构的SERS特性。该研究表明LIIFT技术是一种高效制备SERS芯片的有效途径，在食品、环境及生物工程等领域中具有潜在的应用价值。

    激光技术激光干涉光刻激光诱导向前转移Ag微点结构表面增强拉曼散射特性

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    机械密封动压槽激光加工工艺参数反演及槽深加工精度控制研究

    陈硕刘小磊邓强国孙雪剑...
    305-315页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高机械密封动压槽槽深的加工精度，利用槽深计算模型，编写了动压槽激光加工工艺参数反演程序，同时还基于槽深误差和槽深相对误差的定义，构建了多次反演槽深加工误差的模型，开展了工艺参数单次反演及槽深加工精度多次反演的控制研究，并进行了实验验证。结果表明:在单次反演研究中，利用反演程序获得的16组工艺参数反演结果与实验结果均较为吻合，槽深的最大相对误差不超过17。00％;在多次反演研究中，分别以第1次反演实验槽深小于目标槽深(槽深相对误差为17。00％)和大于目标槽深(槽深相对误差为5。55％)为案例，通过不同的反演方法进行两次反演，最终将槽深相对误差均控制在5。00％以内，满足了设计控制目标要求，实现了对机械密封动压槽槽深的精确控制。

    激光技术机械密封动压槽工艺参数反演

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    飞秒激光作用下铝膜烧蚀阈值的分子动力学模拟研究

    叶方成陈燕蔡李彬吕永杰...
    316-326页
    查看更多>>摘要：飞秒激光可以实现超越衍射极限的超精密加工，但该过程中的物理机制长期以来未得到研究者的充分理解。采用双温方程与分子动力学相结合的方法研究了在飞秒激光脉冲作用下的铝膜烧蚀阈值。对比了飞秒激光作用下分别在铝膜烧蚀阈值以下和烧蚀阈值附近铝膜表面原子的运动情况，研究了铝膜表面电子、晶格温度、内部温度和压强的变化情况。在此基础上，研究了飞秒脉冲串与铝膜的相互作用，证明了脉冲串加工技术能以更低的能量密度达到铝膜的烧蚀阈值，并研究了脉冲串中子脉冲个数对烧蚀阈值的影响，发现在脉冲串加工模式下晶格能以更高的效率吸收激光能量，实现高效加工，且形成的热影响区也更小。研究结果为实现飞秒激光精密加工金属材料提供了参考。

    激光技术分子动力学双温方程飞秒激光烧蚀阈值脉冲串

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