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中国激光
中国激光

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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    激光粉末床熔化制备TiB2颗粒增强7050铝基复合材料的组织及性能研究(特邀)

    王安唐梓珏吴一王浩伟...
    173-181页
    查看更多>>摘要：采用激光粉末床熔化(LPBF)工艺制备TiB2质量分数为7％的原位自生7050铝基复合材料,研究了沉积态及热处理(在475℃的条件下固溶处理1h后,再在120℃的条件下时效处理12 h)后TiB2/7050复合材料的微观组织和室温拉伸性能的变化.结果表明:纳米量级尺寸TiB2颗粒的加入能显著抑制LPBF成形7050铝合金裂纹的产生,且采用LPBF工艺制备的TiB2/7050复合材料表现出较好的成形性.在激光功率为240 W、扫描速度为450 mm/s及扫描间距为75 μm的工艺参数组合下,沉积态TiB2/7050复合材料的最大抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为(282±4)MPa、(246±4)MPa和(2.5±0.2)％;热处理后,TiB2/7050复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到(346±5)MPa、(289±5)MPa和(4±0.2)％.此结果接近现有文献报道的第二相颗粒增强7050铝合金的力学性能,并进一步降低了粉末制备成本.采用LPBF工艺制备的TiB2/7050复合材料的主要强化机制是析出相强化、位错强化、晶界强化及TiB2和第二相颗粒带来的Orowan强化,热处理后获得较好的综合室温拉伸性能.

    激光技术激光粉末床熔化TiB2/7050复合材料热处理力学性能

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    Laser Wire Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V Alloy and Its Machine Learning Study for Parameters Optimization(Invited)

    Wu JunyiZhang BoWang WeihuaLi Weipeng...
    182-198页
    查看更多>>摘要：Ti-6Al-4V is a benchmark Ti alloy.Laser wire additive manufacturing(LWAM)offers advanced manufacturing capability to the alloy for applications possibly including exploration of outer space.As a typical multiple-variable process,LWAM is complex,which,however,can be analyzed,predicated or even optimized by artificial intelligence(AI)methods such as machine learning(ML).In this study,printing parameters of the Ti-6Al-4V is firstly optimized using single-track-single-layer experiments,and then single-track-multiple-layer samples are printed,whose properties in terms of hardness and compressive strength are analyzed subsequently by both experiments and ML.The two ML approaches,artificial neural network(ANN)and support vector machine(SVM),are employed to predict the experimental results,whose coefficients of determination R2 show good values.Further optimized properties are realized by adopting genetic algorithm(GA)and simulated annealing(SA)approaches,which contribute to high mechanical properties achieved,for instance,an engineering compressive strength of about 1694 MPa.The results here indicate that important mechanical properties of the LWAM-prepared Ti alloys can be well predicted and enhanced using suitable ML approaches.
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    光子拓扑绝缘体:超快激光直写加工与应用(特邀)

    楼旻晗谭德志
    199-214页
    查看更多>>摘要：超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件.通过经典的拓扑结构(如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格),阐述拓扑光学的基本原理和现象(如Thouless泵浦,手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系),介绍最新的拓扑光子学进展与应用(如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑,以及量子拓扑保护),重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用.

    激光光学光子拓扑绝缘体超快激光直写Floquet光子拓扑绝缘体非厄米拓扑非线性拓扑光子芯片

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    飞秒激光液相烧蚀的超快观测展望(特邀)

    苏子康袁世龙李祥隆张学强...
    215-235页
    查看更多>>摘要：飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势.然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足.简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用.最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望.

    激光技术飞秒激光液相烧蚀极端制造泵浦探测超快动力学纳米颗粒

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    激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用(特邀)

    蔡子墨匡翠方杨华勇洪明辉...
    236-265页
    查看更多>>摘要：柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求.其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度"控形"与"控性",为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径.本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景.

    激光融合制造激光-物质相互作用微纳制造柔性电子柔性微纳传感器

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    介质微球光场调控制备多级银微纳结构及其表面增强拉曼光谱研究(特邀)

    陈冰冰闫胤洲赵晨赵艳...
    266-277页
    查看更多>>摘要：表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术.光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能.笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律,在微球底部实现了可控的光场空间分布,实现了多级银微纳结构的快速光还原合成.进一步,通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间),成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构.通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合,即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等,实现了10-14 mol/L的痕量检测,增强因子可达9.50×109,为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路.

    光谱学表面增强拉曼光谱多级银微纳结构光化学还原介质微球

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    飞秒激光制备硬脆材料红外微光学器件及应用(特邀)

    祁金勇郑家鑫张鑫赵智炎...
    278-295页
    查看更多>>摘要：近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用.针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法.其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路.从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望.

    激光技术飞秒激光硬脆材料红外微光学器件红外微光学应用

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    飞秒激光直写三维光波导的应用与挑战(特邀)

    李泽政郭帅鹏蒋闯柯少林...
    296-315页
    查看更多>>摘要：得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用.本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用.从三维光子芯片的应用需求入手,总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战,并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势.

    集成光学光子集成芯片飞秒激光直写三维光波导

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    超快激光加工的多尺度理论研究及耦合模型构建综述(特邀)

    王文君潘爱飞梅雪松
    316-333页
    查看更多>>摘要：超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工,已成为精密精细制造技术的最佳选择.超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石,笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合过程中原子尺度的理论研究,探讨了目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型,分析了这些模型的仿真结果及局限性,总结了超快激光加工理论模型所面临的挑战,并对未来的研究重点进行了展望.

    超快光学超快激光密度泛函理论电子激发双温方程分子动力学流体力学耦合模型

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    多孔玻璃微锥阵列超快激光加工工艺研究(特邀)

    陆子杰罗国虎王岱荪张开...
    334-343页
    查看更多>>摘要：采用脉宽为8 ps的超快激光器,结合高速相机原位观测,研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为.研究结果表明:在超快激光作用下,多孔玻璃材料出现剥离去除现象,加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅,材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍.分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响,实现了高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工,平均锥顶尺寸达到20μm.组装后的电喷雾推力器能够在3 kV电压下获得单个发射极90 μN的推力.

    激光技术多孔玻璃超快激光微锥阵列电喷雾发射极

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