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基于光栅光谱合束的蓝光高亮度半导体激光源

中国激光 2024年第13期51卷 44-50页

作者：郭林辉蒋全伟吴华玲谭昊谢鹏飞傅芸张兰平张永刚高松信武德勇唐淳中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

高功率高亮度蓝光半导体激光器正迅速发展为一种激光加工光源,其主要用于高反金属焊接、切割和雕刻。目前工业所用的蓝光半导体激光源在加工距离较大的一些工艺中表现出光束质量劣化和功率不足的现象,制约了光源的应用。提出外腔反馈光... 详细信息

高功率高亮度蓝光半导体激光器正迅速发展为一种激光加工光源,其主要用于高反金属焊接、切割和雕刻。目前工业所用的蓝光半导体激光源在加工距离较大的一些工艺中表现出光束质量劣化和功率不足的现象,制约了光源的应用。提出外腔反馈光谱合束技术,该技术以激光自激振荡与外光反馈组合的方式输出合成光束,合成光束功率明显提高,光束质量与单元激光光束质量相当,弥补了工业加工中光束质量劣化和功率不足的缺陷。采用9个蓝光半导体激光单元,结合透射式光栅沿激光快轴方向进行光谱合束,输出功率为25.99 W,电光转换效率为21.67%,横向光束质量因子(M_(x)^(2))和纵向光束质量因子(M_(y)^(2))分别为2.45和14.81,亮度为56.85 MW/(cm^(2)·sr)。

关键词：半导体激光器蓝色激光光谱合束高光束质量高亮度

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国外转塔式光电瞄准吊舱技术发展分析

光学精密工程 2024年第16期32卷 2474-2491页

作者：李剑赵祥杰张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代,介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点,定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准:通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比,舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量... 详细信息

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代,介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点,定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准:通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比,舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量之比,实现了从宏观层级对性能相近的光电瞄准吊舱功能密度或技术水平的定量评价。介绍了国外典型装备的发展状况,重点针对美国MTS-B吊舱、土耳其ASELFLIR350吊舱及之后的400/500、加拿大MX-15D吊舱、法国EUROFLIR410吊舱和德国ARGOS II HDT等典型产品进行了对比分析,介绍了各自的技术风格、特点和重要载荷;通过正向设计评估验证了MTS-B前置望远系统的性能指标和ASELFLIR350的光学有效载荷;总结了现代光电瞄准吊舱的几大趋同化技术特点:多波段共孔径折反式主系统+旁轴小口径次系统的光机架构正取得共识、多种波段的激光探测技术日益倾向主动光学方向、基于多轴多框平台和快反镜相结合的复合轴控制技术正在普及、详查探测更注重目标细节区域增强、多波段图像融合信息处理技术在显控中越发重要。

关键词：光电瞄准转塔多波段共孔径前置望远系统复合轴控制光斑探测

拍瓦级光参量啁啾脉冲放大系统中光参量相位演化研究

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中国激光 2024年第6期51卷 30-38页

作者：李纲周凯南朱斌谢娜卢峰蒋东镔郭仪黄征孙立杨雷巫殷忠刘红杰粟敬钦中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室四川绵阳621900

在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置(SILEX-II)的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大... 详细信息

在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置(SILEX-II)的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。

关键词：激光器光参量啁啾脉冲放大光参量相位时域压缩傅里叶变换极限脉冲

高重复频率飞秒激光高效加工硬X射线复合折射透镜

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中国激光 2024年第16期51卷 287-295页

作者：何煦孟立民马云灿林鹤李军叶雁中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国科学院上海高等研究院上海201204

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... 详细信息

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10 h;(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×55μm、能量为12 keV的硬X射线光束聚焦为170μm×10μm大小。

关键词：飞秒激光精密加工复合折射透镜碳化硅 X射线

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微缺陷对铀材料腐蚀的影响研究现状

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 572-580页

作者：董豪鹏蔡定洲苏斌刘柯钊中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621907

铀及铀合金是核工业中重要的结构和功能材料,其腐蚀状态对于材料的使役有效性有重要影响。材料学因素,包括组分、组织结构、内部和表面的缺陷状态等是影响铀材料耐蚀性能的内因。本文重点综述了铀材料中微缺陷对腐蚀的影响规律的研究现... 详细信息

铀及铀合金是核工业中重要的结构和功能材料,其腐蚀状态对于材料的使役有效性有重要影响。材料学因素,包括组分、组织结构、内部和表面的缺陷状态等是影响铀材料耐蚀性能的内因。本文重点综述了铀材料中微缺陷对腐蚀的影响规律的研究现状,从杂质元素、夹杂、显微组织、表面状态4个方面系统梳理了国内外公开报道的研究工作和取得的规律认识。在此基础上,简要的提出了改善和消除微缺陷以提升铀材料耐蚀性能的策略。

关键词：铀材料微缺陷腐蚀规律

溶胶-凝胶法合成Ti-Fe复合物及其铀(Ⅵ)吸附性能

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2674-2684页

作者：丁玲张帅郑博文党振华张林中国工程物理研究院激光聚变研究中心靶材科学与制造研究室四川绵阳621900

TiO_(2)基材料以其优异的化学稳定性、光稳定性、无毒性、低成本等优点被广泛应用于铀吸附。虽然TiO_(2)基材料在铀吸附领域有一定的研究,但其铀吸附性能仍不理想。为了提高TiO_(2)基材料对铀(Ⅵ)的吸附能力,本工作采用溶胶凝胶法制备... 详细信息

TiO_(2)基材料以其优异的化学稳定性、光稳定性、无毒性、低成本等优点被广泛应用于铀吸附。虽然TiO_(2)基材料在铀吸附领域有一定的研究,但其铀吸附性能仍不理想。为了提高TiO_(2)基材料对铀(Ⅵ)的吸附能力,本工作采用溶胶凝胶法制备了掺杂铁的纳米TiO_(2)材料(Ti-Fe复合物),并将其用于废水中铀(Ⅵ)的分离。Ti-Fe复合物对铀(Ⅵ)的吸附效率在60 min内达到平衡,吸附效率为94.5%,最大吸附容量为672.9mg/g。等温模型和动力学模型表明,Ti-Fe复合物对铀(Ⅵ)的吸附为单层均匀的化学吸附。通过X射线光电子能谱分析了铀(Ⅵ)与Ti-Fe复合物的相互作用机理,主要包括氧空位填充、氧化还原作用和球内表面络合作用。Ti-Fe复合物有望应用于实际处置含铀(Ⅵ)废水。

关键词：钛-铁复合物吸附铀(Ⅵ) 溶胶-凝胶

高带宽压电片变形镜的动力学仿真与优化方法研究

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工程设计学报 2024年第1期31卷 130-136页

作者：杨开科罗俊鹏马文静耿远超王德恩袁强中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过... 详细信息

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过正交遍历多维设计参数(光学反射镜与压电陶瓷的材料类型、几何尺寸和固定方式等),探究了不同参数对压电片变形镜动态形状控制性能的影响规律。最后,优化得到具有预期响应带宽和驱动位移性能的压电片变形镜设计方案,并通过制备压电片变形镜的原理样件来验证其性能。实验结果表明,所研制的压电片变形镜的固有频率和镜面驱动位移幅值符合预期,验证了所提出的动力学仿真与优化方法的有效性,这可为高带宽压电片变形镜的高效研制提供科学的理论方法。

关键词：高带宽压电片变形镜电-力耦合动力学仿真正交遍历多维设计参数

弱导电薄层介质材料电磁耦合等效计算方法研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 187-194页

作者：鲍献丰李瀚宇周海京中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型... 详细信息

面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型适当增厚,同时等比例减小其电导率,参数等效前后模型的电磁耦合特性基本相同。该方法通过等效增厚薄层材料从而实现增大空间离散步长,减少网格量的目的,不需要改变传统时域有限差分方法的时间步进格式,不会破坏计算的稳定性。无限大有耗介质薄板、薄层球体、含薄层壳体无人机电磁耦合等算例表明,在包含毫米级厚度弱导电介质薄层壳体平台的核电磁脉冲耦合模拟中,该方法具有较好的适用性。

关键词：弱导电介质薄层材料时域有限差分方法电磁耦合等效计算

基于可调剪切干涉曝光方法的大口径液晶偏振光栅制备

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液晶与显示 2024年第5期39卷 602-609页

作者：沈浩段佳陈一波乔冉李大鹏曾建成沈志学赵祥杰张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

为了解决传统偏振全息干涉方法受限于过长的光路难以制备长周期的大口径液晶偏振光栅的问题,提出了基于液晶偏振光栅模板的可调剪切干涉曝光方法,并通过理论分析了制备偏振光栅的周期随模板方位角及沿光轴轴向位置的变化。利用小口径高... 详细信息

为了解决传统偏振全息干涉方法受限于过长的光路难以制备长周期的大口径液晶偏振光栅的问题,提出了基于液晶偏振光栅模板的可调剪切干涉曝光方法,并通过理论分析了制备偏振光栅的周期随模板方位角及沿光轴轴向位置的变化。利用小口径高效液晶偏振光栅作为模板搭建可调剪切干涉曝光光路,并基于此制备了数十微米周期的200 mm口径液晶偏振光栅,平均衍射效率达到99%以上,平均周期约为59.86μm,周期分布不均匀性约为0.07%。实验结果表明,调剪切干涉曝光方法能够制备大口径的长周期偏振光栅,周期和效率分布均匀,还具备周期易于调节、结构紧凑和抗振动干扰强等优势。

关键词：液晶偏振光栅长周期可调剪切干涉曝光大口径